Sciences dessus dessous

Archive, janvier 2014

Vendredi 31 janvier 2014 | Mise en ligne à 10h12 | Commenter Commentaires (49)

La mesure des sables bitumineux (attachez vos tuques)

Il y a de ces choses que, logiquement, on ne devrait pas avoir de difficulté à admettre, qu’on devrait accepter sur le champ parce qu’on en a la démonstration sous les yeux, parce que c’est l’aboutissement d’un raisonnement aussi simple et aussi inéluctable que 2 + 2 = 4. Et pourtant, le résultat est parfois si incroyable que votre cerveau refuse de le laisser entrer.

Ça m’est arrivé récemment alors que, pour ma chronique Science au quotidien, je travaillais à documenter la question d’un lecteur qui voulait savoir s’il serait «utopique» de penser que les surplus d’Hydro-Québec pourraient être envoyés en Alberta afin de réduire l’empreinte écologique de l’industrie des sables bitumineux. Celle-ci, on le sait, a besoin d’énormes quantités d’énergie afin de séparer le bitume et le sable, puis dans certains cas de commencer le raffinage. Et comme c’est principalement en brûlant du gaz naturel que l’industrie procède, cela émet des quantités gigantesques de gaz à effet de serre — que l’on pourrait en principe réduire en remplaçant le gaz par de l’hydro-électricité, d’où la question de mon lecteur. (Les sables bitumineux causent aussi d’autres dommages environnementaux, que j’aborderai dans ma chronique de dimanche.)

À vue de nez, je me disais que les surplus d’Hydro, même si on prend les estimés les plus gonflés, ne devraient pas suffire à faire une grosse différence dans le bilan carbone des sables bitumineux. Et j’étais loin d’avoir tort, mais mon problème était que j’avais tellement raison que j’ai eu peine à y croire…

Je suis parti de cette page sur le site de Ressources naturelles Canada, où l’on peut lire que dès l’an prochain, l’industrie des sables bitumineux devrait brûler à elle seule 2,1 milliards de pieds cubes (pi3) de gaz naturel par jour. Afin de comparer l’énergie que cela représente avec les surplus d’Hydro-Québec, il faut convertir ce volume en gigawatts-heure. Rien de compliqué comme calcul, vraiment, mais le résultat est renversant. J’ai bien dû le réviser quelque chose comme huit fois. L’ai montré à un bon ami particulièrement matheux (ingénieur en géomatique), qui me l’a confirmé. L’ai aussi montré au physicien de l’Université de Montréal Normand Mousseau, auteur du livre Au bout du pétrole, qui l’a trouvé tellement incroyable qu’il l’a refait du début, pour aboutir au même chiffre.

Alors voici :

- L’énergie s’exprime généralement en joules (J). C’est une très petite unité qui correspond à environ un quart de calorie, pour reprendre cette vieille mesure, si bien qu’en brûlant 1 pi3 de gaz naturel, on obtient 1 055 000 joules (voir ici, bas de la page ; ignorez la 2e ligne du tableau, qui a un problème de virgules).

- Maintenant, le watt (W) est une unité de puissance égale à une dépense énergétique de 1 joule par seconde (donc une ampoule de 100 W, par exemple, «brûle» 100 joules par seconde). Et le watt-heure (Wh) est l’énergie que l’on dépense lorsque l’on maintient une puissance de 1 W pendant 1 heure. Alors comme il y a 3600 secondes dans une heure, 1 J = 1Wh/3600 = 0,000278 Wh.

- Ainsi, 1 pi3 de gaz naturel contient 1 055 000 J x 0,000278 Wh/J = 293 Wh. Et puisque l’on veut ultimement exprimer tout ceci en GWh, faisons tout de suite la conversion : 293 Wh = 0,000000293 GWh = 2,93 x 10–7 GWh.

- Au rythme de 2,1 milliards pi3 de gaz naturel par jour, l’industrie des sables bitumineux brûlera donc quotidiennement en 2015 une énergie égale à (2,1 x 109 pi3) x (2,93 x 10–7 GWh/pi3) = 6,15 x 102 GWh = 615 GWh.

- Et sur une année, cela fait 615 GWh/jour x 365 jour/an = 224 475 GWh/an, soit plus que la production totale de toutes les centrales d’Hydro-Québec en 2012 (171 000 GWh).

On dit souvent que les sables bitumineux sont une industrie gigantesque. On exprime aussi très souvent sa taille en dollars, ou en pourcentage du PIB, mais cela demeure assez abstrait. Mais l’idée qu’elle consomme(ra) en gaz naturel plus d’énergie que toute celle que produit Hydro-Québec donne, il me semble, une mesure plus concrète de l’envergure titanesque de cette industrie.

AJOUT (lundi, 3 février) : ma chronique est ici.

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Jeudi 30 janvier 2014 | Mise en ligne à 10h19 | Commenter Un commentaire

Cellules-souches : vers l’abondance ?

Ça, c’est le genre de découverte qui, à terme, pourrait changer la face d’une partie importante de la médecine. Une équipe japonaise a découvert une nouvelle méthode pour amener, avec une facilité déconcertante, des cellules matures à retourner à l’état de cellules-souche pluripotentes. En caricaturant un peu, mais vraiment juste un tout petit peu, on pourrait presque dire qu’il suffit de peser dessus…

Les cellules-souches pluripotentes sont porteuses de très grands espoirs en médecine, même si on ne sait pas encore très bien comment s’en servir. Elles sont en effet l’équivalent de ce que l’on trouve dans les tout premiers stades de l’embryon, alors que celui-ci n’est qu’un amas de cellules identiques entre elles, mais qui ont toutes la faculté de se spécialiser et de produire n’importe laquelle des cellules qui constitueront éventuellement le corps adulte. Leur maîtrise permettrait de traiter bien des maladies qui sont aujourd’hui incurables, notamment celles qui causent des dommages à des tissus qui ne se régénèrent pas ou extrêmement peu (comme le cerveau et le cœur) ou qui sont causées par des gènes défectueux.

Nous n’en sommes toutefois pas encore là, et un des obstacles à franchir est la difficulté d’obtenir des cellules-souches pluripotentes. Une manière est simplement d’en prendre sur des embryons ou dans du sang de cordon ombilical, mais cela soulève des questions éthiques et (éventuellement, en tout cas) des problèmes de compatibilité entre les cellules-souches et les patients. On a donc mis au point d’autres façons de s’y prendre qui consistent à partir de cellules matures et à les ramener au stade pluripotent. Mais c’est toujours ardu : il faut soit remplacer carrément le contenu du noyau de la cellule mature, soit lui ajouter quelques gènes, et cela ne fonctionne que dans 1 %.

Or dans deux papiers publiés hier dans Nature, dont la première auteure est Haruko Obokata, du Centre RIKEN de biologie développementale, à Kobe, des chercheurs japonais ont annoncé avoir obtenu de bonnes quantités de cellules souches simplement en les «traumatisant». Dans l’un des articles, les auteurs expliquent qu’ils ont déplacé des cellules adultes d’une solution très légèrement basique (pH un brin supérieur à 7) à une solution dont l’acidité équivaut grosso modo à celle d’un café au lait (pH = 5,7). Dans l’autre, ils montrent des résultats semblables en faisant passer des cellules adultes dans un tube où elles sont extrêmement à l’étroit, voire triturées.

Ces méthodes ont pour effet de tuer une grande partie des cellules. Dans le cas de la solution acide, seules 20 % survivent ; mais près du tiers des survivantes se transforment en cellules-souches pluripotentes, ce qui donne un rendement beaucoup grand que le 1 % «traditionnel», avec en plus la possibilité de transformer beaucoup plus de cellules à la fois.

Les auteurs des deux papiers attribuent ce phénomène au fait qu’il s’agirait d’une façon naturelle que le corps a de se guérir, mais pour l’instant le ou les mécanismes en jeu ne sont pas clairs. Il existe aussi un certain scepticisme au sein de la communauté scientifique, qui n’est pas encore convaincue que cette nouvelle façon de procéder est plus sûre, plus fiable, plus rapide et plus économique — voir entre autres les réactions dans cet article du New York Times.

Mais disons, si l’on nous permet cet euphémisme, qu’il vaudra sans doute la peine de vérifer…

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Mercredi 29 janvier 2014 | Mise en ligne à 11h18 | Commenter Commentaires (17)

Vos cauchemars finissent-ils bien ?

C’est une étude qui fait avancer nos connaissances sur les rêves, et en particulier les cauchemars, mais c’est aussi une belle preuve, une de plus, que la mémoire humaine n’est pas l’esclave soumise de notre volonté. Moi qui avais toujours cru que l’impression de tomber dans le vide et le fait d’être poursuivi étaient des cauchemars très fréquents, me voilà désillusionné sur mes souvenirs et ceux de mes proches…

L’étude, menée par les chercheurs de l’UdeM Geneviève Robert et Antonio Zadra, portait sur 572 personnes à qui l’on avait demandé de tenir une sorte de «journal de bord» de leur rêves pendant 2 à 5 semaines. Cela a produit près de 10 000 descriptions de rêves et permis aux auteurs de sélectionner 431 mauvais rêves (soit des songes désagréables, mais qui ne provoquent pas le réveil) et 253 cauchemars (qui réveillent) rêvés par 331 personnes.

Notons qu’il s’agit-là d’une des deux «grandes» manières d’étudier les rêves, mais qu’elle n’avait jamais été appliquée à l’étude des cauchemars. L’autre procédé consiste à faire venir les sujets en labo et à les réveiller tout de suite après le sommeil paradoxal pour qu’ils racontent leurs rêves, mais il semble que cette méthode ne produit à peu près pas de cauchemars, m’a dit ce matin le spécialiste du sommeil et des rêves de l’Université d’Ottawa Joseph De Koninck, «comme si les rêves étaient plus contrôlés quand les gens sont en labo».

Jusqu’à maintenant, les cauchemars avaient été étudiés, le plus souvent, avec des questionnaires où l’on demandait rétrospectivement aux participants de cocher le ou les thèmes qui revenaient dans leurs cauchemars — ce qui en soi dirigeait les réponses, en plus de placer les chercheurs à la merci des caprices de la mémoire, qui n’est pas également marquée par tous les rêves.

Ainsi, ces études avaient trouvé que la chute libre composaient 21 à 73 % des cauchemars, alors que Mme Robert et M. Zadra, avec leur méthode plus solide, n’en ont trouvé que… 1,5 %. Le fait d’être poursuivi, bien qu’il soit un classique, n’est pas un thème beaucoup fréquent (11 %). Et même s’il peut sembler impossible, par définition, qu’un cauchemar se termine bien, il semble que cela soit le cas dans 22 % des cas et dans 38 % des mauvais rêves. D’autres informations dans mon papier paru ce matin dans Le Soleil.

De manière générale, a commenté M. De Koninck, qui n’était pas impliqué dans l’étude (mais qui l’a révisée pour la revue Sleep, dans laquelle elle a été publiée), cette recherche se distingue par sa méthode et la taille de son échantillon, plus solides que celles des études précédentes, et bien sûr par ses résultats qui jettent une lumière neuve sur ce que l’on croyait savoir. Mais elle est aussi très intéressante parce qu’elle valide la catégorisation de rêves normaux/mauvais rêve/cauchemar.

C’est l’équipe de M. Zadra qui a proposée, il y a une quinzaine d’années, de tracer une ligne entre les mauvais rêves qui ne provoquent pas le réveil et les cauchemars qui brisent le sommeil, dit M. De Koninck. Et la gradation que cette étude a trouvée confirme la valeur de ces catégories, qui pourront être utiles en recherche. Ainsi, les participants ont rapporté que l’intensité de leurs émotions pendant les cauchemars étaient plus forte que pendant leurs mauvais rêves ; ils ont utilisés plus de mots pour décrire leurs cauchemars (162 en moyenne) que leurs mauvais rêves (153) et leurs rêves habituels (125) ; l’agression physique était le thème le plus fréquent des cauchemars (49 % des cas), alors que c’étaient les conflits interpersonnels qui revenaient le plus souvent dans les mauvais rêves (35 %) ; et les cauchemars ont été décrits comme plus irrationnels et plus étrange que les mauvais rêves.

Bref, une étude fascinante en elle-même et qui ouvre une belle porte pour aller plus loin…

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