La cryogénie est la production, le maintien et l’utilisation du froid
Plus d'un siècle de progrès
Plus d’un siècle
de progrès
On a d’abord produit de la glace dès la fin du 19e siècle puis la première utilité a été la surgélation des aliments. La recherche a ensuite permis de liquéfier des gaz. Les avancées ont permis de découvrir que les basses températures permettent de modifier le comportement des éléments refroidis.
Aujourd’hui la cryogénie est un élément central pour divers domaines de l’industrie et de la recherche.
-
Industrie
Recherche
Liquéfaction, stockage et transport :
Gaz liquéfiés, isolation thermique
Spatial :
Propulsion, refroidissement des capteurs
Supraconductivité :
Train en lévitation, propulsion électrique des avions…
Médical :
Cryoconservation, cryochirurgie, IRM.
-
Industrie
Recherche
Mesure à basse température :
Études des matériaux
Accélérateurs et physique des particules :
Aimants, cavités
Fusion nucléaire contrôlée :
Confinement magnétique
Astrophysique :
Capteurs d’observation
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Industrie
Recherche
Liquéfaction, stockage et transport :
Gaz liquéfiés, isolation thermique
Spatial :
Propulsion, refroidissement des capteurs
Supraconductivité :
Train en lévitation, propulsion électrique des avions…
Médical :
Cryoconservation, cryochirurgie, IRM.
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Industrie
Recherche
Mesure à basse température :
Études des matériaux
Accélérateurs et physique des particules :
Aimants, cavités
Fusion nucléaire contrôlée :
Confinement magnétique
Astrophysique :
Capteurs d’observation
L’étude de la cryogénie pour comprendre les phénomènes physiques
L'étude de la cryogénie pour comprendre les phénomènes physiques
La cryogénie, une histoire scientifique
La cryogénie, a d’abord été un sujet d’études scientifiques à la fin du 19e siècle, dont les prémisses sont déjà fortement associées à la recherche et à l’innovation.
1852
James Prescott Joule et William Thomson montrent que la détente rapide d’un gaz peut conduire à un refroidissement sensible de celui-ci.
1877
Cailletet et Pictet ont réussi à liquéfier l’oxygène et l’azote, mais ils rencontrent un problème de stockage de ces gaz.
1892
James Dewar résout le problème de stockage en mettant au point le premier cryostat permettant de stocker des liquides cryogéniques, ce qui facilite le travail avec les gaz liquéfiés.
La cryogénie améliore les performances et rend possible des phénomènes physiques avantageux, améliorant ainsi notre compréhension de certains matériaux. En effet, lorsqu’un gaz est refroidi à des températures cryogéniques, des réactions chimiques intéressantes apparaissent avec notamment le passage de l’état gazeux à l’état liquide des éléments.
Les gaz cryogéniques, en plus d’être ultra-froids, peuvent générer une puissance énorme. C’est pour cette raison que la cryogénie fait souvent l’objet d’études physiques.
Améliorer les recherches scientifiques
et industrielles
La production, le maintien et l’utilisation de températures ultra-froides grâce à la cryogénie permettent des sauts technologiques et accompagnent en permanence les centres de recherches scientifiques et d’innovations industrielles.
Depuis plus d’un siècle, des scientifiques ont cherché à comprendre l’intérêt et les spécificités de l’utilisation de la cryogénie dans plusieurs domaines. À l’heure actuelle, la recherche industrielle et scientifique autour la cryogénie se développe en faveur des énergies renouvelables afin de proposer des solutions cryogéniques innovantes pour accompagner la transition énergétique.
La cryogénie et ses nombreuses applications
La cryogénie est une technologie qui s’applique dans de nombreux domaines tels que :
Médical
La liquéfaction de l’azote grâce à la cryogénie permet d’effectuer des traitements médicaux et de préserver des structures biologiques complexes. La cryogénie permet également de refroidir les capteurs de certains imageurs et de faire fonctionner les IRM, RMN…
Agro-alimentaire et surgélation industrielle
La surgélation industrielle consiste au refroidissement des aliments à des températures cryogéniques. Les gaz liquéfiés sont utilisés pour le refroidissement cryogénique et l’emballage des produits. La cryogénie permet une meilleure conservation des aliments.
Industrie spatiale
La cryogénie est également utilisée pour le domaine spatial puisqu’elle permet de lancer les satellites. L’utilisation du froid cryogénique permet d’améliorer les performances des moteurs et des capteurs des satellites d’observation pour une plus grande efficacité de mesure.
Aéronautique et transport
La cryogénie permet d’augmenter la précision et l’efficacité de l’industrie aéronautique, permettant d’éviter toute trace résiduelle. La liquéfaction des gaz est de plus en plus présente dans le transport et en particulier la liquéfaction de l’hydrogène.
Les biogaz
Les biogaz peuvent être purifiés et liquéfiés grâce à la cryogénie. Une fois liquéfiés, les biogaz peuvent être transportés plus facilement.
Supraconductivité
En refroidissant des aimants avec des températures cryogéniques il est possible de les rendre supraconducteurs et donc d’améliorer le transport de l’énergie.
Le refroidissement des gaz
Tous les gaz peuvent être refroidis et changer d’état en devenant liquide ou même solide, selon la température et la pression.
En cryogénie les gaz les plus connus et utilisés sont l’hélium et l’azote, mais il y a également l’hydrogène, le méthane ou encore le néon, que l’on retrouve dans nos luminaires.
Chaque gaz se liquéfie à une température et une pression qui lui est propre, en fonction de sa composition. En cryogénie, on sélectionne le gaz le plus pertinent en fonction de la température à attendre et selon l’état d’utilisation, liquide ou gazeux – sans qu’il devienne solide. Par exemple on peut refroidir de l’hélium de -140 °C à – 268 °C et l’utiliser sous forme de gaz refroidi ou alors le rendre liquide en l’amenant en dessous de -269 °C ou 4 K et l’utiliser dans une boucle de circulation
Les températures cryogéniques
Le domaine de la cryogénie commence à -150 °C jusqu’à se rapprocher de quelques microdegrés du zéro absolu ou zéro Kelvin, unité de mesure utilisée en cryogénie.
Cette température de -273,15 °C est la température la plus froide. C’est une température théorique et inaccessible que l’on pourrait comparer à la température du vide absolu.
Il existe des cycles de refroidissement qui permettent de descendre en température un gaz, soit d’un seul coup, soit par palier. Il est même possible d’utiliser d’autres gaz comme l’azote liquide pour servir de palier intermédiaire. La différence à atteindre et très importante et les systèmes cryogéniques doivent être les plus efficaces possibles, mais il faut parfois plusieurs jours pour refroidir un élément de grande dimension comme une bobine supraconductrice d’IRM.
Les propriétés supraconductrices
La supraconductivité est un état obtenu lorsque l’on refroidit un matériau conducteur d’électricité tel que le cuivre ou l’aluminium.
Grâce à la cryogénie, les propriétés du matériau changent : il transporte de l’électricité sans perte d’énergie et crée un champ magnétique autour de lui. La supraconductivité s’applique à des secteurs stratégiques tels que le numérique quantique, le domaine médical (équipements) en encore la fusion nucléaire.
La cryogénie spatiale
Hormis les gaz liquéfiés pour la propulsion des navettes, la cryogénie assure le bon fonctionnement de nombreux satellites.
Dans l’espace, la température se transmet par radiation et varie en fonction du positionnement par rapport au soleil. La face d’un satellite exposée au soleil peut monter à + 150 °C, tandis que celle à l’ombre descendre à -160 °C. Pour assurer le bon fonctionnement des électroniques, des refroidisseurs cryogéniques maintiennent les éléments sensibles à température constante. Ils fonctionnent mieux et plus longtemps, souvent plus de 10 ans sans maintenance.
Le refroidissement
des gaz
Le refroidissement des gaz
Tous les gaz peuvent être refroidis et changer d’état en devenant liquide ou même solide, selon la température et la pression.
En cryogénie, les gaz les plus connus et utilisés sont l’hélium (lien HMS) et l’azote, mais il y a également l’hydrogène, le méthane ou encore le néon, que l’on retrouve dans nos luminaires.
Chaque gaz se liquéfie à une température et une pression qui lui est propre, en fonction de sa composition. En cryogénie, on sélectionne le gaz le plus pertinent en fonction de la température à atteindre et selon l’état d’utilisation, liquide ou gazeux – sans qu’il devienne solide. Par exemple on peut refroidir de l’hélium de -140 °C à -268 °C et l’utiliser sous forme de gaz refroidi ou alors le rendre liquide en l’amenant en dessous de -269 °C ou 4 K et l’utiliser dans une boucle de circulation.
Les températures cryogéniques
Les températures cryogéniques
Le domaine de la cryogénie commence à -150 °C jusqu’à se rapprocher de quelques microdegrés du zéro absolu ou zéro Kelvin, unité de mesure utilisée en cryogénie.
Cette température de -273,15 °C est la température la plus froide. C’est une température théorique et inaccessible que l’on pourrait comparer à la température du vide absolu.
Il existe des cycles de refroidissement qui permettent de descendre en température un gaz, soit d’un seul coup, soit par palier. Il est même possible d’utiliser d’autres gaz comme l’azote liquide pour servir de palier intermédiaire. La différence à atteindre et très importante et les systèmes cryogéniques doivent être les plus efficaces possibles, mais il faut parfois plusieurs jours pour refroidir un élément de grande dimension comme une bobine supraconductrice d’IRM.
Les propriétés supraconductrices
Les propriétés supraconductrices
La supraconductivité est un état obtenu lorsque l’on refroidit un matériau conducteur d’électricité tel que le cuivre ou l’aluminium.
Grâce à la cryogénie, les propriétés du matériau changent : il transporte de l’électricité sans perte d’énergie et crée un champ magnétique autour de lui. La supraconductivité s’applique à des secteurs stratégiques tels que le numérique quantique, le domaine médical (équipements) en encore la fusion nucléaire.
La cryogénie spatiale
La cryogénie spatiale
Hormis les gaz liquéfiés pour la propulsion des navettes, la cryogénie assure le bon fonctionnement de nombreux satellites.
Dans l’espace, la température se transmet par radiation et varie en fonction du positionnement par rapport au soleil. La face d’un satellite exposée au soleil peut monter à + 150 °C, tandis que celle à l’ombre descendre à -160 °C. Pour assurer le bon fonctionnement des électroniques, des refroidisseurs cryogéniques maintiennent les éléments sensibles à température constante. Ils fonctionnent mieux et plus longtemps, souvent plus de 10 ans sans maintenance.
Le numérique quantique
Le numérique quantique
En refroidissant les composants électroniques, le Groupe Absolut augmente la puissance de calcul des ordinateurs, sans avoir besoin d’augmenter leur taille, tout en baissant leur consommation électrique.
Faire plus d’opérations de calcul, plus rapidement, est particulièrement utile pour la recherche (simulations, modélisation, prévision météorologique…). Le numérique quantique est encore à l’étape de recherche. Un ordinateur quantique est un superordinateur qui effectue des calculs bien plus rapidement que les ordinateurs traditionnels. L’industrialisation des véritables ordinateurs quantiques est envisagée pour 2028 – 2030.
La cryogénie pour la transition énergétique
Le numérique quantique
La cryogénie est une technologie nécessaire à la décarbonation des énergies, pour leur production, leur transport et leur usage.
Elle permet d’augmenter la puissance des générateurs, d’utiliser de l’hydrogène sous forme liquide et de faire de la fusion nucléaire (sans déchets). Absolut System développe des technologies afin de permettre aux avions courts et moyens courriers, aux trains et aux bateaux d’utiliser l’hydrogène liquide comme carburant et ne plus émettre de CO2.
Possédant des technologies-clés qui permettent d’atteindre des températures très basses (de -180°C à -273°C), Absolut System est reconnu internationalement. Son savoir-faire permet notamment de franchir des paliers technologiques dans plusieurs domaines liés aux énergies bas carbone (hydrogène liquéfié, éolienne de grande puissance, mini réacteurs nucléaires).
Possédant des technologies-clés qui permettent d’atteindre des températures très basses (de -180 °C à -273 °C), Absolut System est reconnu internationalement. Son savoir-faire permet notamment de franchir des paliers technologiques dans plusieurs domaines liés aux énergies bas carbone (hydrogène liquéfié, éolienne de grande puissance, mini réacteurs nucléaires).
Nos produits
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