Le blog d'histoire des sciences

De Galvani à Volta.

La découverte de la pile électrique.

par Gérard Borvon

         Qu'est devenue la science électrique à l'orée du 19^ème siècle ? Conducteur, isolant, fluides électriques positifs et négatifs, sont devenus des concepts bien établis. Des machines électriques ont été perfectionnées, alimentant des batteries de bouteilles de Leyde. Dans les foires, dans les "cabinets de curiosités", elles ont attiré des foules de badauds. On connaît la nature électrique de la foudre et on sait s'en protéger.

Pourtant, après ces premiers succès spectaculaires, l'électricité semble, à nouveau, être venue se réfugier dans le cabinet du médecin. Le seul endroit où elle paraisse utile. Même si la bouteille de Leyde n'a pas répondu aux attentes des paralytiques, un bon "choc électrique" donnera encore l'illusion d'une thérapie efficace.

Plus sérieusement cependant, un biologiste curieux peut vouloir comprendre l'influence de l'électricité sur les corps animés et en particulier sur les muscles. Parmi ceux-ci, Galvani.

Galvani et les grenouilles.

         Aloysius Galvani (1737-1798) est professeur d'anatomie à l'université de Bologne. Comme beaucoup de ses confrères physiologistes, il possède une solide formation de chimiste et de physicien. Concernant l'électricité, il y voit l'un des moteurs de la vie animale. Le fluide nerveux ne serait-il pas un fluide électrique ? Galvani, chercheur méthodique, étudie plus généralement les facteurs susceptibles d'exciter les nerfs et de provoquer une contraction musculaire. La grenouille devient dès lors son partenaire principal.

dessin de Laëtitia B. 1ère S du lycée de l’Elorn à Landerneau. Année 1991-92
 

         En débarrassant une grenouille fraîchement tuée de sa peau et en sectionnant son arrière-train, on libère facilement les nerfs qui commandent les muscles de ses cuisses (les nerfs cruraux). Ces nerfs peuvent alors faire l'objet de stimulations diverses, mécaniques, thermiques, chimiques... électriques.

         Depuis 1772, Galvani fait régulièrement parvenir le résultat de ses recherches à l'Académie de Bologne. Comptes-rendus sages jusqu'à ce soir de l'année 1780 où le hasard se mêle à la partie. Galvani se trouve alors dans son laboratoire où il répète, avec quelques élèves, certaines des expériences sur l'excitation des muscles de grenouille. Une grenouille a été sacrifiée et son arrière-train repose sur la table du laboratoire.

A distance respectable, une machine électrique se trouve sur la même table. Un assistant est justement occupé à l'actionner pour des expériences de physique. En ces années 1780, les machines électriques sont déjà puissantes. Celle conçue par Van Marum, physicien hollandais, utilise un disque de verre frotté, associé à de volumineuses bouteilles de Leyde. Elle autorise la production d'étincelles qui prennent la forme de véritables arcs électriques.

Revenons à la cuisse de grenouille. N'a-t-elle pas encore été totalement apprêtée ? Toujours est-il qu'un assistant touche, de la pointe de son scalpel, l'extrémité du nerf qui a été dégagé. Au même moment il observe une exceptionnelle contraction des membres de l'animal comme "pris de convulsions tétaniques".

Plus que la violence des contractions, les circonstances de leur production sont extraordinaires. Combien de grenouilles n'a-t-on pas déjà disséquées et combien de fois n'a-t-on pas porté le scalpel sur un nerf sans qu'aucun effet notable ne s'en suive ?

Expérience de Galvani

(Les Merveilles de la Science)

Fort heureusement, à distance, se trouve une personne attentive : la tradition désigne madame Lucia Galvani. Elle n'est pas dans le laboratoire par hasard, c'est une collaboratrice constante de son mari et elle est rompue aux observations scientifiques. C'est donc elle qui sait voir que, le scalpel touchant le nerf, les contractions n'apparaissent qu'au moment exact où une étincelle éclate à la machine ! Madame Galvani, après plusieurs observations répétées en informe alors son mari :

"Emerveillée de la nouveauté du fait, elle vint aussitôt m'en faire part. J'étais alors préoccupé de toute autre chose ; mais pour de semblables recherches, mon zèle est sans bornes, et je voulus répéter par moi-même l'expérience et mettre au jour ce qu'elle pouvait présenter d'obscur. J'approchais donc moi-même la pointe de mon scalpel tantôt de l'un, tantôt de l'autre des nerfs cruraux, tandis que l'une des personnes présentes tirait des étincelles de la machine. Le phénomène se produisit exactement de la même manière : au moment même où l'étincelle jaillissait, des contractions violentes se manifestaient dans chacun des muscles de la jambe, absolument comme si ma grenouille préparée avait été prise de tétanos". (mémoire en latin adressé en 1790 à l'académie de Bologne - traduction par Louis Figuier - Merveilles de la Science - tome I -  page 604).

L'histoire devient rapidement légende. Dans l'une des versions les plus répandues, madame Galvani est réduite au rôle d'une brave ménagère venue apporter un bouillon de cuisses de grenouilles à son mari enrhumé. Le siècle admet difficilement que des femmes, Madame Lavoisier ou Madame Galvani, puissent avoir joué un quelconque rôle dans le domaine des sciences. Louis Figuier, remarquable vulgarisateur de la fin du 19^ème siècle, rapporte que, déjà étant élève de terminale de son lycée, il avait relevé, dans les manuels en usage, 21 versions différentes de cette histoire. Même Alibert dans son "éloge historique de Galvani"   et Arago, dans son "éloge historique de Volta" n'échapperont pas à la mode.

Il serait certainement amusant de rechercher les nouvelles fantaisies dont la liste aurait pu s'enrichir dans le siècle qui a suivi.

La légende de Mme Galvani.(Laëtitia B).

Emerveillé lui-même, Galvani consacrera six longues années à étudier le phénomène. Deux éléments entrent en jeu dans l'excitation du nerf : l'étincelle électrique et le corps étranger touchant l'extrémité du nerf.

Les premières expériences portent sur le corps étranger. Après avoir multiplié les tests, Galvani constate qu'il doit simplement être conducteur. On ne s'étonnera pas de ce résultat aujourd'hui où nos toits sont hérissés d'antennes conductrices, captant et transformant en courants électriques les ondes électromagnétiques diffusées à distances par des émetteurs divers (ce rôle étant joué ici par la machine produisant des étincelles, le scalpel tenant lieu d'antenne).

La seconde série d'expériences porte sur la nature de l'étincelle. Qu'elle soit issue d'une machine ou d'une bouteille de Leyde. Qu'elle soit extraite d'un corps chargé positivement ou négativement, le résultat est le même.

Poussant sa recherche jusqu'à l'extrême, Galvani imagine de ne pas cantonner son observation à la modeste étincelle produite par une machine mais, à l'image de Franklin, de tester la foudre. Galvani fait élever une pointe de fer au-dessus de sa maison, un fil métallique partant de cette tige est amené dans son laboratoire jusqu'au crochet soutenant l'arrière train d'une grenouille. Galvani sait-il qu'en 1753, un tel montage a foudroyé le physicien Richmann ? On peut le penser, mais la curiosité scientifique fait bien souvent oublier la prudence. La tentative en valait d'ailleurs la peine car le succès est au rendez-vous. Quand un orage approche, la chute, à distance, d'un éclair, même modeste, provoque la contraction du muscle de grenouille.

Il semble, même, que de faibles variations de l'état électrique de l'atmosphère puisse avoir de l'influence. Pour s'en assurer Galvani se propose un montage simple : il consiste à suspendre, par un crochet (qui se trouve être de cuivre), une cuisse de grenouille à la balustrade de fer de son logement. Le 20 septembre 1786, le ciel est résolument bleu et rien ne se passe. Pourtant, dans la vie de Galvani, tout bascule.

Galvani teste l'électricité atmosphérique.

(Les Merveilles de la Science)

Lassé d'observations sans succès et prêt à renoncer, Galvani frotte le cuivre du crochet contre le fer du balcon, dans le but, semble-t-il, de rendre le contact plus efficace. Aussitôt les pattes de la grenouille se contractent. Il en est ainsi à l'occasion de chaque nouveau contact. Le phénomène se reproduit également dans le laboratoire avec une plaque de fer et un crochet de cuivre bien décapés.

Sur le balcon de Galvani. (Laëtitia B).

Aucun besoin d'une machine électrique, inutile d'attendre un éclair d'orage ! L'électricité responsable de la contraction peut donc également ne résulter que d'une cause interne au montage utilisé. Une cuisse de grenouille, un crochet de cuivre, une plaque de fer se suffisent à eux mêmes !

Pour Galvani, physiologiste à la recherche de la nature de l'influx neveux, le doute n'est pas permis. Seul le muscle de la grenouille est capable de produire cette électricité. L'expérimentateur s'est contenté de découvrir le dispositif le plus favorable à sa circulation. Et ce dispositif est simple : il suffit de constituer un arc conducteur entre le nerf et l'extérieur du muscle. Le fer et le cuivre, pense Galvani, n'ont pas d'autre rôle que celui de fermer le circuit. Un simple et unique fil métallique semble d'ailleurs convenir même si son efficacité est très faible. Le meilleur résultat, cependant, demande un montage complexe : il faut entourer l'extrémité du nerf d'une feuille d'étain, les muscles d'une feuille d'argent et relier ces métaux par un fil de cuivre. Nous le savons aujourd'hui, Galvani réalise ainsi une superbe "pile" du type de celle qui nous agace quand nous touchons l'or d'une couronne dentaire avec la pointe d'une fourchette d'acier.

Mais Galvani suit son idée et ne cherche pas à tirer parti de l'observation qu'il fait de la meilleure efficacité d'une chaîne de métaux différents. Le muscle et le nerf, seuls, l'intéressent et l'interprétation lui semble évidente : le muscle est une "bouteille de Leyde" dont le nerf serait en relation avec l'armature interne et dont la surface serait l'armature externe. "Il y a une telle identité apparente de causes, dit-il, entre la décharge de la bouteille de Leyde et nos contractions musculaires, que je ne puis détourner mon esprit de cette hypothèse". Le "muscle - bouteille de Leyde", se chargerait par un processus biologique pour se décharger brutalement après l'établissement d'un circuit conducteur externe. Ce courant de décharge étant à l'origine de la contraction musculaire.

L'idée d'une électricité d'origine biologique n'est pas nouvelle. Dès la découverte de la bouteille de Leyde, plusieurs physiciens, dont Musschenbroek lui-même, en avaient comparé les effets à ceux de la "Torpille". Depuis l'Antiquité on connaît ce poisson particulier de la famille des raies et dont le contact produit, sur ses victimes, un choc suivi d'une étrange "torpeur". On sait aujourd'hui que, même si les tensions mises en jeu sont inférieures aux dizaines de milliers de volts de la bouteille de Leyde, elles sont cependant de l'ordre de 500 volts. Tension suffisante pour secouer un homme adulte et pour assommer le menu fretin d'une pêche électrique  garantie "biologique".

L'idée d'un "muscle - bouteille de Leyde" n'est pas, non plus, totalement fausse. On sait aujourd'hui qu'il existe bien une différence de potentiel entre l'intérieur et l'extérieur d'un muscle au repos. Mais elle est, au plus de quelques dizaines de millivolts et ne peut procurer les contractions observées.

Galvani fait connaître l'ensemble de ses travaux dans les "Mémoires de l'Académie de Bologne" publiés en l'année 1791. A cette occasion il énonce l'hypothèse d'une "électricité animale" responsable des phénomènes vitaux. La théorie est séduisante. Elle rencontre l'adhésion des physiologistes qui, déjà, soupçonnent l'importance des phénomènes électriques dans le fonctionnement des organismes animaux. Elle fait le bonheur des médecins qui imaginent pouvoir justifier, avec plus de force, la présence de machines électriques dans leur cabinet. Peut-être, un jour, l'électricité fera-t-elle réellement marcher des paralytiques, peut-être soulagera-t-elle un cœur fatigué, peut-être rendra-t-elle l'audition aux sourds et la vue aux aveugles ?

L'hypothèse se heurte, aussi,  à de solides oppositions. Surtout de la part des physiciens. Dans le couple "métal/muscle", leur spécialité les amène à privilégier les métaux plutôt que les tissus vivants.

Parmi ceux-ci, un confrère italien de Galvani : Alexandre Volta (1745-1827).

Volta et la pile électrique.

         Volta est un professeur de physique qui enseigne d'abord à Côme puis à Pavie. C'est un scientifique "voyageur". On le trouve en Suisse où il rencontre Voltaire, en hollande où Van Marum lui présente sa célèbre "machine électrique", en Angleterre où il est reçu par Priestley, à Paris où il travaille avec Lavoisier.

Il est aussi l'auteur d'une abondante correspondance académique qui lui vaut un succès d'estime dès ses premiers travaux. Son "pistolet électrique" est particulièrement célèbre. Conçu vers 1777, il est constitué d'un tube traversé par deux électrodes et fermé par un bouchon à l'intérieur duquel on emprisonne un mélange d'air "inflammable" (hydrogène) et d'air "vital" (oxygène). Quand une étincelle est provoquée entre les deux électrodes, une explosion se produit qui expulse le bouchon avec violence. Plus tard ce dispositif prendra la forme plus sage d'un "eudiomètre" permettant la mesure des volumes gazeux intervenant dans ces réactions explosives. Volta l'utilisera ainsi pour étudier la combustion du "gaz des marais", c'est à dire du méthane recueilli dans le fond vaseux des marécages.

Volta, comme tous ses confrères européens, est fasciné par les observations de Galvani et son hypothèse de l'électricité animale. Après vérification, il adopte dans un premier temps les vues de son collègue de Bologne. Pourtant, rapidement, sa formation de physicien reprend le dessus. Là où Galvani voyait de "l'électricité animale", il trouvera de "l'électricité métallique. "Lorsque deux métaux sont en contact l'un avec l'autre, par suite de ce contact, par l'effet de cette hétérogénéité de nature, il y a développement d'électricité", estime-t-il.

Nous ne donnerons pas ici le détail de la lutte acharnée entre Galvani, Volta et leurs disciples respectifs. Si Volta vérifie la production d'électricité métallique en testant la série la plus étendue possible de couples métalliques, Galvani lui répond en obtenant la contraction d'une cuisse de grenouille tout simplement en recourbant le nerf et en l'appliquant sur la partie externe du muscle. Aucun besoin d'un métal : match nul !

Pourtant la victoire finira par tomber de façon éclatante dans le camp de Volta le jour où il imaginera la "pile" qui le rendra célèbre.

Mais avant d'aller plus loin, évoquons deux "inventions" de l'habile expérimentateur qu'est Volta. D'abord l'électromètre à brin de paille : deux brins de pailles sont suspendus ensemble dans un flacon bien sec à une tige conductrice. Celle-ci traverse le bouchon et supporte un plateau métallique. Quand on touche le plateau d'un corps chargé d'électricité, les deux pailles s'écartent. Amélioré, ce montage, déjà très sensible, deviendra électromètre à feuilles d'or.

Citons ensuite l'électrophore qui deviendra "condensateur", nom attribué par Volta à deux disques de laiton soigneusement poli et recouverts d'un vernis isolant, placés l'un sur l'autre, face isolante en regard. Sans entrer dans le détail de son fonctionnement, disons que le "condensateur" permet de charger plusieurs fois de suite l'un de ses plateaux par l'action à distance d'un corps électrisé sans avoir à décharger celui-ci. Associé à un électroscope, il permet de multiplier et donc de mieux observer les effets d'une infime charge électrique.

Muni de ces deux appareils, Volta est donc bien armé pour explorer le délicat mécanisme mis en jeu dans l'expérience de Galvani. C'est ainsi qu'il affirme constater que deux métaux différents, mis simplement en contact, se trouvent chargés l'un négativement, l'autre positivement, quand on les sépare.

Explication ? Volta imagine que les métaux sont non seulement conducteurs du fluide électrique mais encore "moteurs" de ce fluide. Ce fluide est, pour Volta, le fluide unique de Franklin. Pour le faire circuler, inutile de s'encombrer d'une machine : le simple contact entre deux métaux différents suffit à le faire passer de l'un à l'autre. Tous les couples n'ont d'ailleurs pas la même efficacité. Parmi ceux testés par Volta le couple Argent/Zinc lui semble le plus efficace. Quand on associe ces deux métaux le fluide électrique "passe de l'Argent au Zinc"  de telle sorte qu'une "tension électrique" positive se crée dans le zinc pendant qu'une "tension" négative apparaît dans l'argent.

Une "tension " : un mot nouveau vient enrichir le vocabulaire électrique en même temps que le terme de "électromoteur", par lequel Volta désigne le couple des deux métaux siège d'une "force électromotrice".

Les choses se passent-elles vraiment si simplement ? En réalité, pour observer les tensions positives ou négatives des métaux de ses couples, Volta est bien souvent obligé d'user d'un artifice : une rondelle de carton ou de feutre humide entre le métal et la plaque de cuivre de l'électroscope.

Ce simple conducteur n'influe en rien sur le phénomène, affirme Volta, mais a uniquement pour rôle de renforcer le contact électrique.

L'usage de ce "conducteur" humide permet aussi d'associer en série plusieurs couples métalliques en intercalant une rondelle imbibée de liquide entre deux couples successifs. Avec 2,3 ou 4 couples ont augmente les tensions entre les métaux extrêmes dans les mêmes proportions. Et pourquoi s'arrêter à quatre ?

Posez, dit Volta, une pièce d'argent sur une pièce de zinc, puis une rondelle de carton ou de feutre humide sur le zinc et poursuivez par couches successives jusqu'à vingt ou plus de couples. Vous obtenez ainsi une "colonne" formée d'éléments empilés. Une "pile" dira-t-on bientôt.

La "pile" de Volta. (Laëtitia B).

Si cette colonne, nous dit Volta, "parvient à contenir environ vingt de ces étages ou couples de métaux, elle sera déjà capable, non seulement de faire donner des signes à l'électromètre de Cavallo, aidé du condensateur au-delà de dix ou quinze degrés, de charger ce condensateur au point de lui faire donner une étincelle, mais aussi de frapper les doigts avec lesquels on vient toucher ses deux extrémités."

C'est par une lettre adressée le 20 mars 1800 à Joseph Banks, président de la Royal Society de Londres, que Volta fait part au monde des électriciens de la naissance de ce nouvel enfant de la science électrique. Dès les premiers mots Volta soigne sa mise en scène :

(Les Merveilles de la Science, y lire aussi la lettre de Volta)

" Après un long silence dont je ne chercherai pas à m'excuser, j'ai le plaisir de vous communiquer, Monsieur, et par votre moyen à la société royale, quelques résultats frappants auxquels je suis arrivé en poursuivant mes recherches sur l'électricité excitée par le simple contact des métaux de différentes espèces...

Le principal de ces résultats, et qui comprend à peu près tous les autres, est la construction d'un appareil qui ressemble par ses effets (c'est-à-dire pour les commotions qu'il est capable de faire éprouver dans les bras", etc.) aux bouteilles de Leyde, et mieux encore aux batteries électriques faiblement chargées, qui agiraient cependant sans cesse, et dont la charge, après chaque explosion, se rétablirait d'elle-même ; qui jouirait en un mot dune charge indéfectible, d'une action sur le fluide électrique , ou impulsion, perpétuelle...

Oui, l'appareil dont je vous parle, et qui vous étonnera sans doute, n'est qu'un assemblage de bons conducteurs de différentes espèces, arrangés d'une certaine manière. Vingt, quarante, soixante pièces de cuivre, ou mieux d'argent, appliquées chacune à une pièce d'étain, ou, ce qui est beaucoup mieux, de zinc et un nombre égal de couches  d'eau ou de quelque autre humeur qui soit meilleur conducteur que l'eau simple, comme l'eau salée, la lessive, etc. ; ou des morceaux de carton, de peau, etc., bien imbibés de ces humeurs... "

Suit une description précise de l'appareil et de ses effets. L'empilement peut d'ailleurs être plus commodément remplacé par un autre dispositif comme le propose Volta lui-même dans ce qu'il nomme un "appareil à couronne de tasses". Nous présenterons, dans un prochain chapitre, quelques dispositifs de ce type. Cependant, le succès du mot "pile" est tel qu'il se maintiendra dans le vocabulaire électrique jusqu'à nos jours même si une "pile alcaline", une "pile à combustible" ou une "pile photovoltaïque" sont bien loin de correspondre à un quelconque empilement !

La lettre de volta est lue devant les membres de la Royal Society le 26 juin mais dès le mois d'avril son contenu était connu des membres de la société. On imagine facilement la perplexité des savants réunis et l'agitation de leurs laboratoires dans les jours qui ont suivi. Dès le mois de Juillet, le "Journal philosophique de Nicholson" publiait à la fois la lettre de Volta et le récit d'une multitude d'expériences aussitôt exécutées par ceux qui en avaient été informés.

En France, l'Académie des Sciences, institution royale, a été remplacée par l'Institut National des Sciences. Volta est invité à y présenter son mémoire  en public. Cette lecture occupe trois séances consécutives les 16, 18 et 20 brumaires de l'an IX (Novembre 1800). Après chaque séance, Volta exécute les expériences décrites dans son mémoire. La seconde séance, à laquelle assiste Bonaparte provoque chez celui-ci un profond sentiment d'admiration pour le savant italien qu'il conservera toute sa vie. Au moyen d'une pile de quarante quatre couples, Volta produit de fortes commotions mais aussi des étincelles, la combustion d'un fil de fer et même la décomposition de l'eau.

Il fait également réaliser l'expérience du pistolet électrique, parfaitement adaptée au célèbre militaire auquel il s'adresse. Deux électrodes traversent la paroi d'une éprouvette à gaz, de la forme d'un pistolet, renfermant un mélange "tonnant" d'hydrogène et d'oxygène dans les proportions déterminées par Lavoisier. L'étincelle provoquant l'explosion, habituellement générée par une machine à friction, comme celle de Van Marum qui équipait le laboratoire de Lavoisier, est cette fois déclanchée par la pile. Le bruit de l'explosion et la violence avec laquelle fut expulsé le bouchon fermant le "pistolet" réveillèrent un auditoire qui n'était pas nécessairement uniquement composé de "savants".

Les appareils de Volta (Revue "La Nature", 1881)

La séance étant finie, Bonaparte, lui-même membre de l'Institut, propose de décerner à Volta une médaille d'or qui "servirait de monument" et marquerait l'époque de sa découverte. Il demande également qu'une commission soit nommée pour répéter toutes les expériences présentées par Volta. Parmi les membres de cette commission le "citoyen Coulomb" aura ainsi la chance de voir s'ouvrir une nouvelle branche de la science électrique au moment ou se termine sa propre carrière.

Le rapport de la commission est lu par Biot à la séance du 11 frimaire an IX (décembre 1800). L'exposé utilise, en particulier, les notions de "tension" et de "force électromotrice" introduites par Volta et qui survivront dans le vocabulaire électrique. Conformément au vœu de Bonaparte une médaille d'or de l'Institut est attribuée au savant italien ainsi qu'une somme de 6000 francs pour ses "frais de route".

Bonaparte enthousiaste. (Laëtitia B.)

Bonaparte, conscient de l'avenir de cette nouvelle science, souhaite accélérer son développement. Le 26 prairial an X (juin 1801), il adresse d'Italie à Chaptal, alors ministre de l'intérieur, une lettre dans laquelle il demande à l'Institut de créer un prix de 3000 francs "pour la meilleure expérience qui sera faite dans le cours de chaque année sur le fluide galvanique" ainsi qu'un prix de 60 000 francs "à celui qui, par ses expériences et ses découvertes, fera faire à l'électricité et au galvanisme un pas comparable à celui qu'on fait faire à ces sciences Franklin et Volta".

Napoléon, précise : "Les étrangers de toutes les nations seront également admis au concours".

Quelques dizaines de rondelles d'argent ou de cuivre, autant de rondelles de zinc, de carton ou de feutre, de l'eau, (de préférence acidulée), suffisent pour entrer dans ce nouveau monde encore jamais exploré du "courant continu" avec la certitude d'en rapporter quelques brillantes pépites..

C'est d'Angleterre que partiront les premiers aventuriers.

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Voir aussi : La pile électrique, toute une histoire, par Hélène Bernicot.

                   Eloge de Volta par Arago

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Cet article est extrait d'un ouvrage paru chez Vuibert en juin 2009.

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Une vidéo du site Ampère-CNRS

Une industrie chimique des algues en Bretagne

par Gérard Borvon et les élèves du lycée de l'Elorn à Landerneau.

Goémon, blé des vagues, pain de mer. Moisson qui lève sans semailles.

(Pierre Jakez Hélias)

Ce texte est le résultat d'une recherche à la fois historique et pédagogique menée avec des classes de seconde du lycée de Landerneau entre les années 1995 et 2000.

C'est un travail historique : il montre l'évolution et la permanence d'une industrie liée aux algues en Bretagne depuis le début du 18ème siècle.

C'est un travail pédagogique avec pour objectifs :
 de sortir l'enseignement des murs de l'école.
 de faire participer les élèves à la construction de leur savoir.
 d'étudier un programme dans le cadre d'un projet.
 de situer une science et une technique, comme toute activité humaine, dans l'histoire et en particulier celle d'une région.

Vous y trouverez tous les dosages des éléments contenus dans les cendres d'algues. Les méthodes d'extraction de l'iode et des alginates. Les formules de masques de beauté et de moulages aux alginates. La recette d'un "flan" au "pioka". Le texte que nous présentons ici est une invitation à aller plus loin.

Le Nord-Finistère, en Bretagne, n'est pas particulièrement réputé pour son industrie chimique. Pourtant, depuis le 17e siècle, c'est à dire depuis le début de la chimie, une activité chimique y est menée, sans interruption, autour des algues.

L'industrie de la "soude" (carbonate de sodium) se développe d'abord. On extrait ce produit des cendres de goémons séchés. Il est indispensable à la fabrication du verre. Cette activité s'arrête à la fin du 18e siècle quand de nouveaux procédés sont découverts.

Elle reprend en 1829 après que le chimiste Bernard Courtois ait découvert, en 1812, un nouveau et utile produit dans les cendres d'algues : l'iode. L'iode est utilisée, en particulier, en photographie et en médecine. Sa production en Bretagne s'arrête en 1952 à cause de la concurrence de l'iode extrait des nitrates du Chili.

Aujourd'hui le relais est pris par l'extraction des alginates contenus dans les grandes laminaires.

En 1883 Edward Stanford isole l'algine des algues, plus tard le norvégien Axel Kefting en extrait l'acide alginique. La production à grande échelle commence en 1930. La Bretagne en produit environ 2000 tonnes dans les usines de Lannilis et Landerneau. Les alginates sont des agents épaississants et stabilisateurs qui interviennent aussi bien dans l'industrie pharmaceutique que dans l'industrie alimentaire ou celle du papier, des colorants ou des produits de moulage.

Plus confidentiels mais tout aussi riches d'intérêt sont les usages alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques des algues.De nombreux laboratoires, dans le Finistère, travaillent dans ces domaines pour des produits " haut de gamme " souvent destinés à l'exportation.

Cette ancienneté, cette richesse et cette diversité ont nourri les activités de plusieurs classes du lycée de l'Elorn à Landerneau. Ce site leur doit beaucoup. Il s'adresse à ceux qui voudraient s'inspirer de leur expérience mais aussi à tous ceux dont la curiosité aurait été éveillée par cette curieuse et attachante industrie.

En vous promenant sur les dunes du Nord-Finistère, vous ne pouvez manquer de rencontrer de longues tranchées tapissées de pierres plates. Les habitants du lieu vous dirons que ce sont les " fours à soude " des anciens goémoniers.

Pour le chimiste contemporain le mot " soude ", nom usuel de l'hydroxyde de sodium de formule NaOH, est déjà un archaïsme. La " soude " des goémoniers, quant à elle, évoque des temps encore plus reculés et désigne le carbonate de sodium (Na2C03). Dans un passé récent les droguistes savaient encore distinguer cette " soude du commerce " utilisée comme décapant banal de la " soude caustique " (l'hydroxyde de sodium) bien plus corrosive.

Un rapide coup d'œil dans un dictionnaire contemporain nous apprendra que le mot soude désigne également une plante des terrains salés appartenant à la famille des salsolacées qui comprend, entre autres, les salicornes. Le Larousse en trois volumes précisera même que le nom dérive de l'arabe " sunwäd ".

Ce sont bien les arabes qui ont introduit l'usage de la soude en Europe.

Depuis l'antiquité égyptienne, les populations du sud de la Méditerranée

Salicorne

savaient utiliser les propriétés des cendres des plantes terrestres riches en carbonate de potassium et celles des plantes marines contenant du carbonate de sodium. Le nom de " al kali ", par lequel les arabes désignaient ces plantes et leurs cendres, se retrouve dans le terme " alcalin " de la chimie récente. Ces cendres pouvaient être utilisées pour dégraisser les laines ou fabriquer des savons, elles entraient également dans la composition du verre.

Le verre, dont la découverte est attribuée aux égyptiens, est en effet un produit qui contient 70% de silice, 15% de chaux et 15% de soude ou de potasse.

Pour ceux que l'histoire du vocabulaire de la chimie intéresserait on peut signaler que, pour ces usages, les égyptiens de l'époque pharaonique utilisaient également les dépôts cristallins de carbonate de sodium déposés par évaporation sur les rivages des lacs Natron (Ouadi-Natroun), groupe de lacs à l'ouest du delta du Nil. Cette origine se retrouve dans le nom de natrium et le symbole Na retenus par la nomenclature internationale pour désigner ce que les chimistes français continuent à appeler sodium par référence à la soude.

On pourra noter également que le mot " kali " a donné le kalium de symbole K qui est le " potassium " de la nomenclature française. Cette autre exception française tire son nom du mot potasse, dérivé de l'allemand " Potasche " ou " Cendre de pot ". Ce terme a d'abord désigné le carbonate de potassium présent dans les cendres des végétaux terrestres et qui était utilisé, sous cette forme ou " lessivé " à travers un chiffon, pour la corvée de la " buée ", c'est à dire la " lessive " du linge sale. Le mot potasse désigne aujourd'hui l'hydroxyde de potassium.

Cette parenthèse étant refermée, il faut donc retenir que le carbonate de sodium extrait des cendres de plantes marines était une matière première indispensable aux industries du verre et du savon.

Aux 17e et 18e siècle la " pierre de soude " est un produit encore essentiellement importé d'Espagne. La soude d'Alicante est particulièrement réputée. Les arabes de l'époque andalouse ont introduit, dans cette région, la culture de la " Barille ", une variété de salicorne dont les cendres contiennent jusqu'à 30% de carbonate de sodium. Afin de rendre la France moins dépendante de ce pays parfois hostile, Colbert fera développer la culture de la salicorne et la fabrication de la " pierre de soude " sur les côtes françaises de la Méditerranée, inaugurant ainsi la vocation chimique de la région marseillaise.

La culture se fait sur les rives des étangs autour de Montpellier et Marseille. Les semailles sont faites en Février et Mars. La plante atteint la maturité fin Juillet, début Août, elle est alors jaune ou rouge et commence à sécher. On l'arrache, on la laisse faner comme le foin, on la bat avec des fléaux pour en recueillir la graine, elle est alors prête à être brûlée. Deux mille cinq cents quintaux d'herbes sèches donneront cent quintaux de " pierre de salicor ".

La combustion se fait dans une fosse circulaire de deux mètres cinquante de diamètre pour cinquante centimètres de profondeur tapissée de pierres. Le four est d'abord chauffé par des fagots de bois, la salicorne est ensuite jetée sur les braises en couches continues pendant trois heures environ. La cendre apparaît alors comme une masse en fusion qui est pétrie au moyen de perches de bois et qui deviendra un bloc compact lors du refroidissement. L'opération se poursuit jusqu'à ce que le fourneau soit rempli. Quand la " cuisson " de la pierre se fait de nuit on voit avec surprise dans la fournaise, une matière embrasée, liquide comme du métal fondu.

On ressent le même étonnement quand on observe l'aspect de lave en fusion de la soude des fours des goémoniers bretons au soir des démonstrations estivales.

four de goémonier en Bretagne.

La salicorne pousse également sur les côtes bretonnes, normandes ou vendéennes. Pourtant c'est une matière première différente qui y sera à l'origine d'une industrie de la soude : le goémon. Les cendres de warech et de laminaires ont rapidement été utilisées comme substituts aux cendres de salicorne. Cependant leur réputation est mauvaise pour ce qui concerne le blanchissage et la savonnerie, elles sentent le " foie de soufre " (le sulfure d'hydrogène), elles dissolvent mal les graisses, elles tachent le linge. Par contre elles sont efficaces en verrerie.

A l'initiative de verriers installés dans la région de Cherbourg l'industrie de la " soude de warech " se développe donc en Normandie, en Bretagne et partiellement en Vendée. Le verre obtenu n'est pas un verre de qualité, les sels minéraux composant les algues le colorent en vert, mais c'est un " verre à bouteille " très utile à l'industrie vinicole française. L'activité ne se développe pas sans difficultés, il faut convaincre les pêcheurs inquiets pour la reproduction du poisson et rassurer les agriculteurs persuadés que les épaisses fumées des fours, à l'odeur âcre, viendront ruiner leurs cultures. De savants académiciens seront mobilisés et viendront sur place apporter la caution de la science. Parmi ceux-ci le scientifique breton Guillaume Mazéas originaire de Landerneau qui publie en 1768 ses Observations sur l’alkali des plantes marines et les moyens de le rendre propre aux mêmes usages que la soude.

Goémoniers devant l'Ile Vierge (Mathurin Méheut)

La technique des goémoniers est directement dérivée de celle des brûleurs de salicorne. Seule diffère la forme du four. La plus faible qualité combustible du goémon oblige à un four en tranchée orienté dans le sens des vents dominants. Les perches de bois utilisées pour malaxer la cendre en fusion cèdent la place à une perche de fer terminée par une pelle étroite : le " pifoun ". Le four est divisé en compartiments par des pierres transversales qui permettront un démoulage commode des " pains de soude " contrairement à la méthode méditerranéenne qui oblige à casser la " galette " en morceaux irréguliers.

L'une des premières industries chimiques développée en France s'est donc installée en Bretagne. La transformation des algues est, depuis cette date, restée la seule activité chimique consistante de cette région. L'industrie de la soude, pour sa part, s'y maintiendra jusqu'à la fin du 18e siècle.

Très tôt, les chimistes avaient su reconnaître que la soude de warech contenait un élément présent dans le sel marin. L'idée de fabriquer la soude à partir de ce sel était donc naturelle. Elle ne se concrétisera qu'à la fin du 18e siècle. En 1781, l'Académie des sciences lance un concours pour " trouver le procédé le plus simple et le plus économique " de fabriquer de la soude à partir du sel marin.

Voir à ce sujet le mémoire présenté par Lavoisier

Deux propositions retiennent l'attention de l'Académie. L'une faite par un chimiste alsacien nommé Hollenweger, l'autre par Guyton de Morveau chimiste bourguignon déjà renommé. Les deux lauréats sont invités à rechercher une région exempte de gabelle pour y installer une manufacture. Tous les deux se retrouvent en Bretagne. L'un, Guyton de Morveau, s'installe au Croizic, l'autre, Hollenweger, au Pouliguen. Cependant, aucun de ces deux manufacturiers n'a vraiment réussi à développer sa méthode au moment où le Comité de Salut Public de la République lance un appel à tous les savants pour qu'ils établissent un procédé vraiment efficace.

Celui de Nicolas le Blanc est retenu. Il consiste à faire agir de l'acide sulfurique sur le chlorure de sodium dans une chambre en plomb. Le sulfate de sodium obtenu est ensuite porté à haute température en présence de charbon et de calcaire. Le chimiste moderne traduirait ces deux réactions par les équations suivantes :

H₂SO₄ + 2 NaCl -> Na₂SO₄ + 2 HCl

Na₂SO₄ + 2 C + CaCO₃ -> Na₂CO₃ + CaS + 2 CO₂

Pendant un siècle ce procédé restera le seul utilisé par l'industrie mais celle-ci ne s'installera pas en Bretagne. Depuis l'abolition des privilèges le sel breton a le même prix que celui des autres régions et rien ne pousse plus les industriels à venir s'installer dans cette province excentrée.

Quant à la soude de warech, autant ne pas en parler, elle n'a aucune compétitivité par rapport à la soude dite " factice ". Le métier de " soudier " aurait donc dû disparaître en Bretagne, si un événement fortuit ne l'avait pas relancé sur une autre base. Nous en reparlerons.

Depuis plusieurs années, les populations du Nord-Finistère ont voulu faire revivre la tradition du métier de goémonier. A Plouguerneau, un musée a choisi d'en conserver les outils et les gestes. Chaque été, ici ou là, les fours sont remis en activité pour une fête qui n'attire pas uniquement les touristes.

Professeur de physique-chimie au lycée de l'Elorn à Landerneau, attaché à la région de Lilia-Plouguerneau et au métier de goémonier par tradition familiale, j'ai eu, très tôt, le sentiment que les cendres d'algues, et les algues elles-mêmes, pourraient constituer un produit de choix pour la construction d'un cours de chimie.

Petit à petit ce sentiment s'est transformé en une pratique. Des élèves ont procédé au brûlage des algues, dans un authentique four de goémonier, sous la conduite des derniers représentants de la profession qui faisaient revivre les tours de main ainsi que le vocabulaire, en breton, du vieux métier. Les cendres ont été concassées, tamisées, analysées et dosées au laboratoire. La chimie y trouvait une couleur nouvelle, plus chaleureuse, plus humaine, reliée à une histoire proche, sans que pour autant le " programme " soit oublié.

Mais pourquoi ne voir que le passé ?

L'activité chimique autour des algues est, plus que jamais vivante en Bretagne. Les laminaires sont une source essentielle pour les alginates dont les domaines d'utilisation croissent sans arrêt. L'industrie alimentaire, cosmétique et pharmaceutique exploitent de plus en plus les ressources des plantes marines dans lesquelles on découvre en permanence de nouvelles propriétés.

Les " goémoniers" d'aujourd'hui sont des marins équipés de moyens modernes de récolte. Ce sont également des ingénieurs et des techniciens de haut niveau qui pratiquent dans des laboratoires ou des unités de production à taille humaine une " chimie du vivant " qui a de quoi séduire. Nous leur avons rendu visite. Ils nous ont initié à une chimie qui ne se trouve pas dans nos livres scolaires. Ils nous ont confié l'essai de leurs produits. Nous avons adapté leurs techniques à nos salles de travaux pratiques et constaté, là encore, que nos programmes de chimie " organique " pouvaient très bien se construire autour des algues.

Par séquences séparées, mais aussi parfois dans le cadre d'un projet construit sur l'ensemble de l'année scolaire, les algues, d'hier et d'aujourd'hui, sont donc entrées dans nos classes. Ce sont des éléments de ces travaux que nous proposons ici. L'année 2000 verra l'introduction dans les classes de seconde des lycées, de thèmes et de méthodes très proches de ce que nous avons réalisé. Des enseignants y trouveront peut-être des idées. Des élèves pourront y trouver des pistes pour des travaux personnalisés. Des apprentis chimistes voudront peut-être en reproduire certaines manipulations qui peuvent se faire, chez soi, avec peu de matériel.

Nous destinons également ce texte, qui est un travail de mémoire, à tous ceux que cette tradition, qui a fait se côtoyer des marins, des manufacturiers et des chimistes, intéresse. Au delà des techniques et des formules, c'est la vie d'une région qui est concentrée dans cette chimie.

Pour reprendre l'expression d'un élève d'une classe de seconde :

" ici des hommes ont su extraire de la nature, en la respectant, le mieux de ce qu'elle pouvait offrir ".

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Le musée des goémoniers à Plouguerneau, sur la côte du Nord-Finistère, organise chaque été un brûlage des algues dans les anciens fours afin d'obtenir les cendres riches en soude.

Nous nous sommes rendus sur place pour extraire un " pain de soude " qui se présente sous une forme très compacte. Les cendres chaudes ont un aspect de matière en fusion et se moulent dans les alvéoles du four pendant leur refroidissement.

On peut également réaliser la combustion d'algues sèches dans une fosse de 40 à 50 cm de côté creusée dans le sol et tapissée de pierres plates.

Le travail au pifoun dans le four.

Concasser le pain de soude

opération de lessivage

analyser le filtrat

La découverte de l'iode est due au chimiste Bernard Courtois (1777-1838). Fils d'un maître salpêtrier de Dijon, il reprend cette activité à Paris au moment où les guerres de Napoléon réclament le salpêtre nécessaire à la fabrication de la poudre à canons. En tant que responsable de la régie des poudres, Lavoisier a donné à cette activité une nouvelle rationalité. Le salpêtre est élaboré dans des « salpêtrières » où le développement des bactéries nitrifiantes sur des mélanges terreux appropriés est favorisé. Les terres enrichies en salpêtre doivent alors être lessivées. Les eaux-mères obtenues sont ensuite traitées par des cendres de bois riches en potasse afin d'obtenir la cristallisation du salpêtre.

Cependant le blocus commercial organisé autour de la France rend difficile l'approvisionnement en cendres potassiques dont la Suède est le principal fournisseur. Courtois tente donc l'essai des cendres de warech. Ces dernières contenant des composés sulfurés indésirables, le chimiste entreprend de décomposer ceux ci par l'acide sulfurique concentré. C'est à cette occasion qu'il observe le dégagement de vapeurs violettes et la précipitation d'un corps noir et brillant. Courtois est un chimiste suffisamment avisé pour comprendre qu'il est en présence d'un corps nouveau. Il en prépare une petite quantité qu'il confie à ses amis Clément et Désormes pour en faire une étude chimique qui sera ultérieurement complétée par Gay-Lussac et Davy. Cette découverte est annoncée à l'Académie des Sciences le 29 Novembre 1813 par Nicolas Clément. Le mot grec iôdês (violet) inspire le nom de « iode » qui est donné à ce produit par référence à la couleur de ses vapeurs.

Rapidement l'iode apparaît comme un produit de grand intérêt. Il est à l'origine des premiers daguerréotypes, photographies sur plaques de cuivre argentées sensibilisées aux vapeurs d'iode. C'est, en solution dans l'eau ou l'alcool, un excellent désinfectant encore très utilisé aujourd'hui. On reconnaît également, très vite, son efficacité contre le goitre. C'est donc un produit précieux dont la production s'annonce rémunératrice.

En 1828, arrive en Bretagne un jeune chimiste prêt à tenter l'aventure de sa production industrielle. François-Benoît Tissier a d'abord dirigé, à Paris, l'usine d'iode crée par son professeur, le chimiste Clément. Il y met au point une méthode efficace. Au Conquet, il rencontre la famille Guilhem déjà engagée dans cette aventure mais sans grande conviction. Il leur rachète leur fabrique et commence alors une ère de prospérité qui permettra à Tissier d'amasser une fortune colossale.

Le succès amène des concurrents. Des usines s'ouvrent à Granville (1832), Pont-Labbé (1852), Vannes (1853), Quiberon, Portsall (1857), Tréguier (1864), L'Aber-Wrach (1870), Guipavas (1877), Lampaul-Plouarzel, Audierne (1895), Loctudy, Penmarc'h (1914), Plouescat, Argenton (1918). Toutes ne connaîtrons pas le succès, d'autant plus qu'une rude concurrence existe avec l'iode du Chili.

Dès 1830 on constate que les riches gisements de nitrates du Chili contiennent de l'iode. Abondant, facile à extraire, il pourrait inonder les marchés européens si des mesures protectionnistes n'étaient pas prises. Un organisme international la « combinaison de l'iode » fixe la part de marché de chaque usine et le cours de l'iode. Le Chili qui pourrait produire jusqu'à 3000 tonnes par an limite sa production à 900 tonnes. L'Angleterre et la France disposent chacune d'un quota de 70 tonnes. Cet accord permet à l'industrie française de se maintenir jusqu'à 1955 environ. A cette date le gouvernement français décide de lever les mesures protectionnistes et invite les manufacturiers à rechercher un autre débouché pour les algues. S'ouvre alors l'ère des alginates.

L'iode est extrait des cendres d'algues, le vieux métier de producteur de soude se poursuit donc avec la nouvelle activité. Un problème cependant : pour obtenir de beaux pains de soude, bien gris et bien compacts, il fallait des températures élevées et une combustion vive. A l'inverse la production d'iode nécessitait une température modérée, les iodures étant des corps très volatils. Plusieurs brevets avaient été déposés pour des fours à combustion ménagée utilisant la chaleur produite afin de sécher les algues mais aucun ne débouchera sur des applications rentables. Il aurait fallu pour cela pouvoir dépasser le maigre quota de production attribué à la France. Les goémoniers reprendront donc les vieux fours de leurs pères. Ils voudront, comme eux, mouler de beaux pains de soude en faisant brûler les algues à feu vif au détriment de la teneur en iode des cendres et ceci malgré la pression exercée par les manufacturiers qui les payaient en fonction de cette teneur. Il est vrai que des pains bien compacts se transportaient mieux, surtout si on devait les ramener des îles où les goémoniers faisaient de longues campagnes.

La teneur en iode dans les algues séchées variait suivant les algues de 2% à 3%. Dans les cendres cette teneur tombait de 1% à 1,5%. Reste à extraire cet iode.

Toutes les caractérisations et dosages des éléments présents dans les algues sont présentés dans l'article:

Histoire de la chimie des algues en Bretagne. De la soude à l'iode jusqu'aux alginates. Les caractérisations et les dosages.

Lixivation : Les cendres sont concassées en morceaux de l'ordre de quelques cm 3. Le broyage se fait à la masse sur une table recouverte d'un plaque de fonte. Le lessivage dégage une partie soluble qui peut représenter jusqu'à 65% de la totalité. Les lessives contiennent de 6kg à 9kg d'iode au m3.

Concentration : Les solutions sont concentrées par évaporation dans des chaudières peu profondes chauffées à feu nu ou encore en utilisant des serpentins où circule de la vapeur d'eau sous pression. Le chlorure de sodium se dépose d'abord, le chlorure de potassium ensuite. Les eaux mères finales contiennent 100g à 150g d'iode par litre mais aussi les carbonates, les sulfures, sulfites et hyposulfites solubles.

Désulfuration : La désulfuration se fait en milieu acidifié. Il faut verser de l'acide sulfurique ou de l'acide chlorhydrique dans la solution qui à l'origine est très basique. Les carbonates se décomposent les premiers avec un dégagement de dioxyde de carbone. Les composés sulfurés se décomposent ensuite avec un dégagement de sulfure d'hydrogène et un précipité de soufre sous forme essentiellement colloïdale. En portant la solution à ébullition on chasse le sulfure d'hydrogène dissout et on favorise la précipitation du soufre.

Précipitation de l'iode : L'iode est chassé de la solution par l'action du chlore. Celui ci est obtenu par l'addition de chlorates dans la solution acide (au laboratoire on pourra utiliser de l'eau oxygénée). L'iode se précipite alors sous la forme d'une poudre noire.

Sublimation : L'iode lavé et séché par pression est sublimé dans des cuves de céramique surmontées d'un couvercle sous forme de cloche chauffées sur bain de sable. On obtient alors des paillettes contenant de 97% à 98% d'iode. Une nouvelle sublimation peut porter ce taux à 99,5%. C'est en nous inspirant de ces techniques que nous procéderont à l'extraction de l'iode puis à son dosage.

Vapeurs d'iode violettes.

Nous avons extrait l'iode de la solution par action de l'eau oxygénée H2O2 en milieu acide.

L'anglais Edward Stanford (1837-1899) isole, dans les algues, un gel qu'il désigne du nom d'algine. Le norvégien Axel Krefting est le premier à en extraire l'acide alginique. Ce produit trouve un intérêt immédiat comme apprêt pour les tissus. Sa production à grande échelle commence vers 1929 sur les côtes californiennes.

En Bretagne, cette industrie débute à Pleubian, dans les Côtes d'Armor, dès le début du siècle. Elle ne prendra son essor que vers les années 1960. A cette date l'état français a décidé de ne plus subventionner la fabrication de l'iode, obligeant ainsi les manufacturiers à se reconvertir. Ceux-ci font preuve d'une extraordinaire capacité d'adaptation. Il faut d'abord élaborer la théorie de l'extraction, il faut inventer et construire de nouvelles machines. Il faut surtout imaginer les utilisations possibles d'un produit aux débouchés encore limités.

Beaucoup d'usines disparaissent dans la tourmente mais le pari est gagné et le Nord-Finistère devient le producteur principal de l'alginate en Europe. Actuellement de l'ordre de 2000 tonnes par an sont produites dans les deux usines de Lannilis et de Landerneau qui se partagent le marché. L'essentiel de la production est exporté mais, sur place, une constellation de petites entreprises utilisent cette matière première pour des produits cosmétiques, pharmaceutiques ou alimentaires.

L'alginate est utilisé comme épaississant et stabilisateur dans les glaces, les crèmes et même les yaourts et les fromages frais. Dans la nomenclature européenne ce sont les E 400 et E 411. On trouve encore les alginates dans la fabrication du papier, de la peinture, des électrodes....Un marché en constante expansion qui n'est limité que par la quantité d'algues que l'on peut récolter. En Bretagne cette quantité est limitée aussi la production est-elle orientée vers des produits de qualité destinés aux industries cosmétiques, pharmaceutiques et alimentaires.

Depuis plusieurs siècles le Chondrus est une algue utilisée en médecine et dans l'alimentation. Il y a plus de 600 ans les irlandais du comté de Carragheen dans le sud de l'Irlande savaient utiliser cette " Irish moss " pour des pommades et des flans. Cette algue séchée a, en effet, un extraordinaire pouvoir gélifiant en présence de lait. Les émigrants irlandais ont emporté leurs recettes avec eux quand, vers 1700, ils ont rejoint l'Amérique du Nord et constaté que leur " irish moss " poussait également sur les côtes du Massachusetts. Le polysaccharide extrait de cette algue et obtenu pur vers 1871 a été logiquement nommé carrageenan dans la nomenclature de la Société Chimique Américaine et est encore désigné sous ce nom.

En Bretagne, le Chondus Crispus est également abondant. Dans le Léon finistérien on le désigne par le terme de " pioka ", en Cornouailles il est parfois appelé " piko ". Une tradition de gâteaux et flans au pioka existe dans le Nord-Finistère. Est-elle ancienne ? Il est certain, par contre, que dès le début du 19ème siècle les industriels on su mesurer l'intérêt de ce produit. La cueillette du pioka, les jours de grande marée, est devenue une activité rémunératrice qui se pratique, encore de nos jours, avec les mêmes méthodes. Jadis vendu sec et blanchi, il est acheté humide aujourd'hui, sauf pour de petites productions artisanales. Actuellement, une seule usine, installée en Normandie, produit les quelques 3000 tonnes fabriquées en France.

Comme les alginates, les carraghénanes sont utiles dans l'industrie textile, la peausserie, la fabrication des peintures. Le gel qu'ils forment avec le lait les font utiliser en priorité dans tous les produits alimentaires lactés, mais aussi dans les bières, les pâtes alimentaires, les confitures.

Dans la région de Landerneau, deux entreprises traitent les algues pour en utiliser les alginates.

L'entreprise Danisco est spécialisée dans l'extraction de l'acide alginique à partir des algues brutes.

L'entreprise Technature utilise les alginates pour élaborer des produits finis.

L'entreprise Danisco : Nous l'avons visitée sous la direction de son directeur Monsieur Pasquier. L'usine (9000 mètres carrés d'ateliers et de laboratoires) traite chaque année 6000 tonnes d'algues séchées pour la production d'alginates particulièrement purs utilisés pour la pharmacie et l'alimentation. La société Danisco nous a fourni un sachet d'acide alginique pur pour en étudier les propriétés. Son directeur nous a également détaillé le procédé d'extraction des alginates à partir des algues (voir fiche).

L'entreprise Technature : Nous y avons été reçus par son directeur, Monsieur Le Fur, et par son directeur commercial, Monsieur Winkler (aujourd'hui directeur de l'entreprise Lessonia). L'entreprise conditionne les alginates pour ses différents usages : moulages, cosmétiques, alimentation... Sa clientèle est mondiale (Europe, U.S.A, Japon). La réputation des produits bretons est internationale ! L'entreprise nous a confié des alginates de moulage pour que nous puissions réaliser un moulage. Elle nous a également proposé de mettre au point un nouveau masque de beauté.

Nous y avons extrait les alginates contenues dans des laminaires. Nous avons utilisé pour cette manipulation des laminaires de l'espèce " laminaria digitata " dont le nom en langue bretonne est " tali ".

Les procédés d'extraction des alginates nous ont été expliqués par M. Pasquier directeur de l'usine DANISCO et M. Le Fur directeur de l'entreprise TECHNATURE. Nous avons réalisé cette opération en suivant les étapes indiquées dans le tableau ci-dessous. Nous avons utilisé pour cette manipulation des laminaires de l'espèce " laminaria digitata " dont le nom en langue bretonne est " tali ".

voir aussi

Nous avons également construit des modèles moléculaires de ces monomères et de leurs polymères.

L'alginate de moulage est une poudre blanche composée d'alginate de calcium et de terre de diatomée (contrairement à l'alginate de sodium qui est soluble dans l'eau, l'alginate de calcium forme un gel insoluble). Mélangée à quatre fois son poids d'eau, la poudre d'alginate se transforme en une pâte onctueuse. Elle gélifie en 6 à 10 minutes en fonction de la température et de la concentration. On obtient une masse souple et résistante qui permet de réaliser le moule dans lequel on viendra verser du plâtre ou de la cire. Sa rapidité de prise, sa finesse de reproduction, son absence totale d'agression, en font un matériau idéal pour mouler des objets vivants : une main, le pieds d'un bébé, un visage.

Préparation de la pâte :

prévoir 300g de poudre pour un litre d'eau. Verser l'eau sur la poudre et mélanger activement avec une main pendant une minute pour obtenir une pâte homogène. A partir de ce moment on dispose d'un temps de travail de 3 à 5 minutes pour réaliser le moule. Ce moule dans certains cas pourra être utilisé deux ou trois fois si le démoulage ne l'a pas endommagé.

Que mouler ?

De façon classique on peut démarrer par la trace d'un animal sur le sol. La rapidité de la prise et la finesse de l'empreinte sont immédiatement perceptibles. La contre-empreinte réalisée en plâtre sera riche de détails.

Le plus spectaculaire : le moulage d'une main d'enfant !

Il faut trouver un pot pas trop large mais dans lequel la main de l'enfant puisse plonger jusqu'au dessus du poignet. Faire un essai du volume de pâte de moulage nécessaire en remplissant d'eau le récipient dans lequel l'enfant a plongé sa main. Calculer la quantité de poudre nécessaire ( ¼ du poids de l'eau).

Préparer la pâte. Verser la pâte dans le coffrage.

Masser la main avec un peu de pâte, celle ci ne collera pas à la peau en durcissant mais vous obtiendrez ainsi de fins détails.

Plonger la main dans le coffrage jusqu'à ce que les doigts touchent le fond et remonter légèrement.

Maintenir la pause quelques minutes, on sentira alors que l'alginate est bien gélifié, il résistera sous la pression des doigts et se détachera bien de la peau. Un petit tour de main pour décoller le moule : agiter les doigts doucement en rapprochant le pouce du petit doigt.

L'enfant doit, de la sorte, retirer la main sans trop de difficultés.

Un conseil : la surface de l'alginate est légèrement acide, le plâtre de moulage prend mal à son contact. On peut y remédier en versant dans l'empreinte une solution diluée de bicarbonate de sodium pour la rincer rapidement.

L'entreprise Technature nous a confié la mise au point d'un masque de beauté. C'est un nouveau produit que l'entreprise souhaite commercialiser. Il s'agit d'un masque aux fruits tropicaux dont le support est constitué par un alginate de moulage.

voir :

Nous avons testé un premier masque d'alginate sans aucun additif afin d'observer l'effet " moulant " de ce produit. Nous avons ensuite essayé plusieurs formulations en faisant en particulier varier les colorants et les parfums. Pour finir, nous avons testé le masque obtenu

préparation phase 1

La recette d'un masque de beauté

alginates

couleur naturelle

extrait de papaye, d'ananas

parfum de mangue

phase 2

Dose : 30g de poudre d'alginate pour 100g d'eau.

Dilution du produit

Verser rapidement l'eau sur la poudre. Mélanger énergiquement jusqu'à l'obtention d'une pâte lisse et onctueuse. Important : La dilution se fait dans de l'eau à 20°C.

Application

Appliquer immédiatement sur le visage en évitant le contour des yeux. La prise a lieu au bout de 6 minutes.

Durée du soin 15 minutes environ.

Résultat peau plus douce plus fine, teint plus lumineux

Réalisation du masque.

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Agar-Agar est un mot malais.

Ce corps, utilisé en Malaisie, était également d'un usage courant au Japon et dans tout l'Extrême-Orient. L'Agar-Agar provient d'algues diverses et en particulier de l'espèce gélidium. Ces algues, après des lavages fréquents, sont séchées et soumises à ébullition. Le gel obtenu est déshydraté puis réduit en poudre.

Le pouvoir gélifiant de l'Agar-Agar est extrême. Deux grammes dans un quart de litre d'eau portée à ébullition pendant 5 minutes donnent un gel très ferme après refroidissement.

Au laboratoire de biologie, l'Agar-Agar sert à préparer des supports nutritifs pour les plantes. Au laboratoire de chimie, il sert, par exemple, à préparer des " ponts électrolytiques " conducteurs dans l'étude des piles.

Nous avons préparé un gel d'Agar-Agar coloré par de l'hélianthine. L'Agar-Agar est aussi utilisé pour préparer des flans mais nous avons utilisé pour cela une algue originaire de Bretagne, le Pioka, qui contient des carraghénanes.

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pioka de Bretagne

Pioka est le nom breton d'une algue qu'on appelle également " lichen " de mer. On la récolte aux grandes marées, son prix élevé attire les cueilleurs saisonniers. Son nom scientifique est Chondrus crispus. Le principe actif qu'on en extrait est constitué par les carraghénanes . C'est un excellent gélifiant dans le lait. De façon traditionnelle, il est utilisé par les populations côtières du Nord de la Bretagne pour réaliser des " flans ". Préparation des algues Après la récolte, les algues sont étalées sur les dunes et séchées en les retournant fréquemment. On peut également les arroser d'eau douce de temps en temps afin de les débarrasser du sel et des débris divers. A la fin de ce traitement les algues sont blanches et sèches on peut alors les conserver. Juste avant l'usage On peut parfaire le rinçage par trempage et rinçages répétés. Les algues doivent être totalement débarrassées de leur odeur de " mer "

Nous avons réalisé la recette de dessert suivante. Elle nous a été communiquée par une personne agée de la région de Brignogan dans le Nord-Finistère. Elle l'avait vue elle même réalisée par ses parents.

Remarque : les carraghénanes du pioka donnent facilement un gel avec le lait, il ne donnent pas de gel avec de l'eau. Pour cela il faudrait utiliser de l'Agar-agar que nous avons également testé (il est également utilisé pour des flans).

Utiliser une petite poignée d'algues sèches par quart de litre de lait. Les rincer. Faire bouillir pendant 5 à 10 minutes dans le lait en remuant. Filtrer le lait chaud dans une passoire ou une écumoire. Remettre le lait à bouillir cinq minutes avec l'arôme souhaité, chocolat ou vanille sucrés ( par exemple 3 cuillérées de Nesquik par ¼ de litre de lait). Verser dans des coupes. Laisser refroidir et mettre au frigo.

Si, comme nous, vous ignoriez que la chimie, depuis si longtemps, s'intéressait aux algues, vous savez maintenant que, chez nous en Bretagne, des personnes ont fabriqué, et fabriquent encore, des produits utilisés dans le monde entier.

Nous avons rencontré des " anciens ". Goémoniers et manufacturiers. Ils nous ont transmis la fierté qu'ils gardent de leur métier. Nous avons, également, rencontré les acteurs modernes de cette aventure. Des marins qui font un travail toujours hasardeux mais qui ont mis au point des techniques sures et efficaces et ne vivent plus la vie de forçats de leurs ancêtres exilés sur les îles. Des chimistes extrayant de la nature le meilleur de ce qu'elle peut fournir. Des biologistes mariant les essences et les extraits pour embellir, soigner ou nourrir.

Pour ce qui est de notre programme scolaire, il a avancé sans que nous nous en rendions compte. Etude théorique, recherche documentaire, visite des usines et discussion avec les chimistes de métier, manipulations au laboratoire, mise au point de nouvelles recettes et de nouveaux produits...tout cela faisait partie du même projet.

En rédigeant ce dossier nous avons eu le désir de garder la trace de notre travail et de transmettre cette expérience à tous ceux qui voudraient la partager et la compléter. Nous avons également pensé à nos lecteurs et lectrices qui ne seraient ni chimistes ni lycéennes ou lycéens . Nous avons cherché à leur faire découvrir un aspect de l'histoire et de l'actualité de notre région. A elles et eux de nous dire si l'objectif a été atteint.

La classe de seconde A, année 1997/1998, La classe de seconde C, année 1998/1999 et leur professeur, Gérard Borvon

Une suite à notre travail

Second prix du concours CEFIC pour l'enseignement des sciences.

Ce travail a reçu le second prix européen au concours CEFIC de 1999.

Il est cité et en partie repris sur le site CultureSciences-Chimie de l'école normale supérieure de Cachan.

voir : Les algues : une « agroressource » d'avenir

Il a fait également l'objet d'un sujet à des olympiades de chimie.

Une reconnaissance de la place historique de la Bretagne dans l'étude et l'industrie des algues.

Du 20 au 26 août 2023, se tient à Brest, le 8e congrès phycologique européen (spécialistes des algues). La France a en effet une longue tradition de recherche dans ce domaine et possède une flore très diversifiée.

Et pour terminer en chansons

Ecouter :

Storlok - Gwerz ar vezhinerien

Paroles

Un livre.

Son ouvrage, publié en 1987, est à la fois une encyclopédie du métier et un hommage à ces travailleurs de la mer

 

 

Les champs d’algues entre Quiberon au sud et la côte d’Émeraude au nord sont exceptionnels. Ils ont permis diverses pratiques et usages qui ont pris de l’ampleur avec la production de l’iode et l’utilisation de l’engrais. Depuis les années du romantisme jusqu’à celles de l’abstraction, plus de 120 peintres ont trouvé leur inspiration dans ce thème jusqu’alors inédit.

 

 

 

 

 

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Un autre livre d'un témoin de la vie du peuple des goémoniers.

Charles le Goffic Les Faucheurs de la mer Revue des Deux Mondes,

5e période, tome 31, 1906 (p. 362-397).

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Deux poèmes de Pierre Jakez Hélias

(qui a été mon professeur à l'Ecole Normale d'Instituteurs de Quimper.)

 

 

 

En complément de l'article Histoire de la chimie des algues en Bretagne. De la soude à l'iode jusqu'aux alginates.

nous présentons ici les caractérisations et dosages des éléments présents réalisés au laboratoire.

Sur France Culture.

Newton est l'un des mathématiciens les plus illustres au monde. On ne sait pas forcément qu'il est aussi philosophe, alchimiste, ami des "Platoniciens de Cambridge" et qu'il s'intéresse aussi, dans son 18e siècle, à la théologie et à la religion. Autant d'aspects à découvrir dans ce documentaire.
 

Avec

    Michel Blay Philosophe et historien des sciences
    Bernard Joly Professeur émérite de philosophie et d'histoire des sciences à l'université de Lille 3
    Jean-François Baillon Professeur de civilisation britannique à l’Université Bordeaux Montaigne

Isaac Newton, né en 1642 et mort en 1727, est une figure emblématique des sciences, s'inscrivant dans la lignée de Galilée. Alchimiste, philosophe de la nature, il fait partie de la deuxième génération des physiciens qui vont construire la nouvelle physique, celle qui va remplacer la physique aristotélicienne.

Fondateur de la mécanique classique, de la gravitation universelle, créateur du calcul infinitésimal, de la théorie de la décomposition de la lumière par un prisme, ses travaux sont à la base de bien des piliers de notre monde moderne. Il existe toutefois un Newton plus méconnu : qui lit ses œuvres littéraires ? Sait-on qu'il fut le contemporain et l'ami des "Platoniciens de Cambridge", l'un des courants les plus réactionnaires et les plus audacieux du 17e siècle européen ? Qu'il a développé tout au long de sa vie des réflexions théologiques ? Pour en parler, ce documentaire réunit quatre spécialistes de Newton : Jean-François Baillon, Michel Blay, Jean-Louis Breteau et Bernard Joly.
L’entourage intellectuel de Newton : Les Platoniciens de Cambridge

Jean-Louis Breteau rappelle les caractéristiques de la pensée des Platoniciens de Cambridge : "Ils popularisent en Angleterre les idées de Descartes, en qui ils voient un penseur et un philosophe, qui va permettre de rendre de façon satisfaisante des pensées scientifiques. Ils s'en écartent par la suite, mais leur intérêt pour les sciences les pousse à s'impliquer dans la création de la Royal Society, en 1660, dont Newton sera ensuite le président."
 

Les principes mathématiques de la philosophie naturelle

En 1687, Newton publie l'un des textes les plus importants de toute l’histoire mondiale de la pensée scientifique, Philosophiae naturalis principia mathematica. Michel Blay résume son contenu : "Le livre se compose de trois parties. La première est consacrée à la théorie des forces centrales ; la deuxième, à ce qu’on appellerait aujourd’hui la mécanique des fluides et la troisième, au système du monde, avec la loi de la gravitation universelle."

Newton alchimiste ?

Comment un pilier de la science moderne a-t-il pu consacrer une partie de sa vie à l'alchimie ? Bernard Joly remet les choses en perspective : "L’alchimie, au 17e siècle, c’est tout simplement la chimie de l’époque. Les chimistes ou alchimistes travaillent dans des laboratoires et se livrent à toutes sortes de recherches sur ce qu’on appelle les acides, sur les alcalis, sur les métaux. Ce sont des "natural philosophers" comme on dit en anglais, des philosophes de la nature, qui veulent comprendre comment marche la matière, trouver comment elle est constituée. C’est pourquoi on parle de la pierre philosophale : ce sont des philosophes tout simplement. Les alchimistes se considèrent eux-mêmes comme appartenant au clan de la "philosophie naturelle" c’est-à-dire la philosophie qui veut comprendre la matière, la nature. Et Newton s’intéresse à la chimie de son temps, parce qu’il s’intéresse à tout."

La Terre au Carré.

photo Nicole et Félix le Garrec

Après-guerre, en Bretagne surtout, et dans une moindre mesure dans les zones moins bocagères, les haies ont été arrachées à coups de bulldozer, les talus arasés, et les vergers réduits à néant. C'est ce qu'on a appelé le remembrement et voici son histoire oubliée racontée dans une BD.
Avec Inès Léraud Journaliste

En mai 1978, Gildas Le Coënt, emprisonné neuf mois en hôpital psychiatrique, est libéré. Cette affaire marque un nouvel épisode de la bataille bretonne contre le remembrement. Elle reflète une réalité vécue par des milliers de paysans à travers la France pendant les décennies de modernisation agricole. Inès Léraud est journaliste, et lanceuse d’alerte en 2019 face à l’omerta des algues vertes. Elle publie aujourd'hui « Champs de bataille, l'histoire enfouie du remembrement », sa deuxième BD, une enquête avec Pierre van Hove, publiée chez La Revue Dessinée et les Éditions Delcourt.

Des blessures toujours vives dans la mémoire collective

Les témoignages recueillis révèlent des traumatismes profonds. Comme le rapporte Jacqueline Goff née en 1953 : "Je revois l'apparition des bulldozers, ce saccage qui détruit tout, les arbres, les talus. Ce n'était pas un remembrement, un démembrement, c'était le chaos." sur France Culture. Cette mémoire douloureuse se transmet encore dans les villages, où certaines familles ne se parlent plus depuis cette époque.
 

Une modernisation imposée qui a divisé les campagnes

Le remembrement, lancé après la Seconde Guerre mondiale, visait à adapter l'agriculture française aux enjeux de productivité et de concurrence internationale. "C'était une société paysanne qui n'était pas dans une logique de l'argent" explique Inès Léraud, "il s'agissait de regrouper les parcelles, d'arracher les arbres, les talus, pour avoir des champs facilement cultivables par des machines". Cette politique crée alors des tensions durables, opposant les "gagnants", appelés "profiteurs" et les "lésés" du remembrement.

Ce qui frappe Inès Léraud et Léandre Mandard en travaillant sur le sujet du remembrement, c'est l'ampleur des résistances et des conflits liés à cette question. Un mouvement contestataire qu'on aurait difficilement imaginé vu le peu de cas qu'en ont fait les sociologues ruraux et les historiens jusque-là. "Or, dans les archives départementales, les cartons de réclamation, de recours, de lettres, de mécontentement. Il y en avait partout, dans toutes les archives départementales où je suis allée sur le territoire français. Les bulldozers du remembrement ont dû être accompagnés des forces de l'ordre pour intervenir" explique Inès Léraud.

 

Un impact environnemental majeur qui persiste

Les conséquences de cette transformation radicale des paysages se font encore sentir aujourd'hui. "Il y a 23 000 kilomètres de haies qui disparaissent chaque année, il y en a 3 000 qui sont replantées, donc on perd 20 000 kilomètres de haies chaque année", souligne Inès Léraud. Cette destruction massive du bocage, associée à la diminution drastique du nombre d'agriculteurs (passé de 7 millions en 1946 à 400 000 aujourd'hui), illustre l'ampleur des changements opérés. "Certains chercheurs parlent même d'éthnocide, on a perdu 90% des paysans." explique Inès Léraud.

La suite est à écouter...

Inès Léraud et Léandre Mandard, agrégé d’histoire et doctorant au Centre d’histoire de Sciences-Po (CHSP). Après avoir étudié le mouvement militant gallo au XXe siècle, il s’intéresse à l’histoire sociale, culturelle et environnementale de la modernisation agricole en Bretagne.
 

Sa thèse, qu’il soutiendra en 2025, sous la direction d'Alain Chatriot, s'intitule « Révolution dans le bocage. Genèse, exécution et contestations du remembrement rural en Bretagne (1941-2007) ». Il a travaillé avec Inès Léraud comme « conseiller historique ». Il avait également collaboré à l’ouvrage « Algues Vertes, l’histoire interdite » en proposant une version en gallo, titrée « Limouézeries, l’istouère defendue » Inès Léraud, et Léandre Mandard sont tous deux membres de « Splann ! » (« clair », en breton), un média en ligne indépendant consacré à l'investigation en Bretagne (Inès Léraud en est cofondatrice).

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 Ils reconstruisent les paysages détruits par le remembrement.

extrait de S-eau-S, l'eau en danger.

Ils sont quelques « fêlés » à vouloir remonter le cours du temps :
 

Décembre 1992, dans un champ au dessus de la rivière Elorn une trentaine de personnes s’occupent à reconstruire un talus à l’ancienne dans un champ travaillé par Goulven Thomin, agriculteur bio. Le maître d’œuvre, Mikael Madec, est bien connu en Bretagne comme le collecteur assidu des gestes et des mots de la vie traditionnelle. Auteur d’un livre en breton sur la construction des talus, il a su mettre la main à la pâte et retrouver les méthodes anciennes. Sous sa direction donc, une équipe découpe les mottes, une autre les véhicule avec précaution, la troisième se livre au délicat travail de l’assemblage. En trois heures, malgré la pluie fine, une centaine de mètres d’un beau talus arrondi est monté. Il ne reste plus qu’à s’attabler devant le solide casse - croûte qui est de tradition quand Goulven invite ses amis à un « grand chantier ».

Naturellement l’opération est symbolique. Cette parcelle avait jadis été remembrée de force. Son propriétaire, Jean Tanguy, s’était placé devant les engins venus araser ses talus, il avait fallu faire intervenir la gendarmerie.

Il s’agissait donc de rappeler à tous ceux qui semblaient les avoir oubliées, les multiples fonctions des talus : remparts contre les vents dominants, barrières contre le ruissellement, pièges pour les nitrates et les pesticides, refuges pour les plantes et les animaux « sauvages », facteurs d’équilibre biologiques.

Bien sûr, 100m de talus reconstruits n’allaient pas inverser à eux seuls la tendance. Les bulldozers du remembrement en avait détruit 200 000 km !

Sur la parcelle voisine, pour parfaire la démonstration, un tracto-pelle travaillait lui aussi à remonter un talus. Chacun pouvait apprécier la meilleure qualité esthétique du talus « fait main » mais reconnaissait cependant que le travail mécanique faisait quand même moins mal aux reins. Il ne s’agissait pas de « retourner à la marine à voile », comme le faisait remarquer Jean-Yves Kermarrec, un des pionniers de la lutte pour la protection de l’environnement dans le secteur. Les nouveaux paysans ont une vision très « nouvelle » de la vie. L’informatique, internet, ne leur font pas peur, pas plus que le tracteur, quand il est manié de façon conviviale. Ce qu’un engin a démoli, un autre engin peut le reconstruire !

Restait à espérer que la course engagée entre ceux qui redressent les talus et ceux qui les détruisent tournerait à l’avantage des premiers.