Projets scientifiques sur la séparation du pétrole et de l’eau

Bien que l’huile et l’eau ne se mélangent pas et se séparent naturellement, il peut être difficile de retirer l’huile de l’eau. Les grands déversements de pétrole, comme le déversement du pétrolier Exxon Valdez en 1989 et l’incident BP Deepwater Horizon en 2010, soulignent l’importance de cette question. Il existe plusieurs projets scientifiques intéressants, allant de simples à avancés, qui illustrent différentes approches de la séparation du pétrole.

Séparation naturelle

Un projet que vous pouvez faire avec de l’huile et de l’eau est de montrer la séparation naturelle des deux liquides. Mettez de l’eau dans un récipient transparent et ajoutez du colorant alimentaire pour rendre la séparation plus évidente. Versez un peu d’huile ; il peut s’agir d’huile de cuisson, d’huile à moteur ou d’une autre sorte. L’huile peut d’abord tomber au fond en raison de la force de la chute, mais elle s’élèvera rapidement pour se coucher sur l’eau. Si vous fermez le récipient et le retournez, l’huile continuera à remonter vers le haut. Cette expérience montre deux principes scientifiques. Tout d’abord, l’eau et l’huile ne se mélangent pas parce qu’elles sont chimiquement très différentes. L’eau est polaire, ce qui signifie que chaque molécule a des parties avec de petites charges électriques positives et négatives. Le pétrole est très non polaire, c’est pourquoi il ne se mélange pas bien avec les liquides polaires. De plus, la densité de l’huile est inférieure à celle de l’eau, de sorte qu’elle monte naturellement, tout comme un ballon d’hélium monte dans l’air.

Séparation d’une émulsion

Prenez le contenant contenant de l’eau et de l’huile et secouez-le vigoureusement. Le mélange deviendra nuageux et vous ne verrez plus deux couches évidentes. Vous avez fait ce qu’on appelle une émulsion. Une émulsion est un mélange d’huile et d’eau sous forme de minuscules gouttelettes des deux liquides. Certains aliments communs que nous mangeons sont des émulsions d’huile et d’eau, comme la vinaigrette. Un déversement de pétrole dans un océan ondulé pourrait former une émulsion, ce qui rendrait la séparation du pétrole difficile. Vous pouvez expérimenter avec des moyens de briser l’émulsion. Laissez votre émulsion reposer sans être dérangée pendant un certain temps et l’huile peut à nouveau former une couche séparée. L’ajout de sel au mélange est une façon d’accélérer le processus ; le sel se dissout dans l’eau et le rend encore plus polaire et moins susceptible de se mélanger à l’huile.

Absorbance

Une autre façon de séparer l’huile de l’eau est d’absorber l’huile. La plupart des matériaux absorbants que nous utilisons, comme les essuie-tout, sont meilleurs pour absorber l’eau, mais les tampons en polypropylène fonctionnent dans l’autre sens. En effet, le polypropylène est non polaire comme l’huile et préfère donc absorber la couche d’huile. Les coussinets en polypropylène peuvent être achetés dans les magasins de fournitures automobiles et dans d’autres points de vente. Les expériences possibles pourraient comprendre l’essai de la marque de tampons qui fonctionne le mieux et le temps qu’il faut pour absorber une quantité donnée d’huile.

Température

L’eau deviendra moins dense lorsque congelée en glace, ce qui nous donne une autre technique pour séparer le pétrole et l’eau. Bien que cela ne soit pas pratique à grande échelle, vous pouvez l’utiliser à petite échelle pour illustrer comment les densités changent avec la température. Placez de l’eau et de l’huile dans un récipient concave, comme un bol en plastique. L’huile montera jusqu’au sommet. Mettez le contenant au congélateur pendant quelques heures, puis retirez-le. Le conteneur aura maintenant l’huile sur le fond, sous une plaque d’eau gelée que vous devriez être en mesure d’enlever, séparant ainsi les deux.

Bioremédiation

Bizarrement, il y a des bactéries qui mangent les déversements d’huile. L’une de ces bactéries avec laquelle les scientifiques ont fait des expériences est Pseudomonas. Une expérience stimulante mais fascinante peut être réalisée en mélangeant des colonies de Pseudomonas avec différents types d’huiles et de nutriments et en voyant quelles conditions donnent les meilleurs taux de croissance bactérienne. Ce type d’expérience doit toujours être fait avec prudence car certaines souches de Pseudomonas peuvent causer des maladies chez l’homme.