Hydrogénase Project

2020: Vers une révolution aérienne et une génération verte d’aéronefs ? :

            Hydrogénase est donc un vaisseau gros-porteurs (DGP) qui navigue en moyenne à 2 000 mètres d’altitude. Ce cargo mesure près de 400 mètres de hauteur pour 250 000 m3. Il peut transporter jusque 200 tonnes de fret à 175 km/h (soit deux fois celle d'un bateau et plus d’une fois et demi celle d'un camion). Sept fois plus lent que l’avion, il dispose d’un rayon d’action de 5 à 10 000 km et il réapprend à nos voyageurs contemporains le temps long des croisières maritimes et l’éloge de la lenteur. L'histoire des transports qui se résumait jusqu’ici à une recherche, celle d'aller toujours plus vite, est bientôt révolue au profit d’un « voyager mieux » en paquebot volant !

2030: Hydrogénase, l’aéronef écologique du futur 100% autosuffisant.

Le projet Hydrogénase remet donc en question le "toujours plus vite" de notre société frénétique et réfléchit autrement à la mobilité et aux services. Aux allures bioniques, cet aéronef vertical habité vient se poser au creux d’une ferme flottante d’algues marines qui le recharge directement en bio-hydrogène. Ces deux entités interdépendantes sont toutes deux nomades et écologiques, la première navigue dans le ciel et la seconde sur les mers et les océans.

Le paquebot proactif florissant dans les airs :

L’aéronef semi-rigide non-pressurisé s’étire à la verticale au tour d’une colonne vertébrale arborescente qui vient se torsader aéro-dynamiquement sur plus de 400 mètres de hauteur et de 180 mètres de diamètre. Formant une grande fleur prête à éclore, les espaces se répartissent en croix sous la forme de 4 pétales qui accueillent respectivement les 4 secteurs principaux d’activités : les logements, les bureaux, les laboratoires scientifiques, et les loisirs. La tige autour de laquelle se structurent ces 4 pétales fonctionnels accueille les circulations verticales, les locaux techniques et les hangars de marchandises pour le fret.

Ces 4 espaces habités sont englobés par 4 bulles géantes gonflées de bio-hydrogène, une énergie renouvelable. Ces bulles sont constituées d’une carène rigide en alliage léger, formée de poutres longitudinales torsadées reliées entre elles par de larges anneaux sinusoïdaux. Chaque extrémité est terminée par un cône, et celui du bas, le plus effilé, porte les empennages et les gouvernails de profondeur et de direction. Cette charpente est recouverte d’une double peau de toile étanche, ignifugée et vernissée pour diminuer la résistance à l'avancement. L’entre deux est divisé en tranches dans chacune desquelles se trouve des ballonnets remplis d’hélium. Ce matelas d’hélium en périphérie permet de protéger les ballons de bio-hydrogène de tout contact avec l’oxygène de l’air. Cette technologie hybride assure 70 % de la sustentation par le bio-hydrogène et l'hélium, les 30 % restants étant fournis par l'aérodynamique du fuselage torsadé de l’aéronef avec la vitesse, comme pour un avion.

Ce type d’aéronef est évidemment plus lourd qu'un aérostat souple de même cubage, en raison du poids de la structure, mais il peut atteindre des vitesses plus élevées, grâce à la solidité de sa carène en titane, et transporter un tonnage plus fort, grâce à la possibilité de construire des enveloppes de toujours plus grande capacité (10 000 m3 en 1900, 70 000 m3 en 1924 et 200 000 m3 en 1938, 250 000 m3 en 2010). Ce qui distingue aussi un tel engin des classiques dirigeables d'antan est que celui-ci est plus lourd que l'air et vole grâce à la poussée d'Archimède (ce que fait tout ballon ou dirigeable), à des hélices et à sa subtile aérodynamique torsadée qui permet de réduire les oscillations de la couche limite. Le fait qu'il soit plus lourd que l'air permet en effet des descentes plus rapides sans avoir surtout à expulser du gaz. De plus la sustentation s'appuie sur la compression et la décompression du biogaz. Hydrogénase peut donc s'alléger ou s'alourdir selon les besoins et l’altitude souhaitée.

Dans le but de construire un aéronef proactif à énergie positive, nous y avons également intégré toutes les énergies renouvelables. En effet tandis que les bulles gonflables sont contrecollées de cellules photovoltaïques souples, les quatre ailes du paquebot sont incrustées chacune de turbopropulseurs à récupération d’énergie. Ces 20 propulseurs sont articulés autour d’anneaux orbitaux leur permettant de passer de la position horizontale au décollage à la position verticale assurant au vaisseau une vitesse de navigation de 175 km/h. Les espaces habités quand à eux intègrent par palier des jardins potagers phyto-épurant les eaux usées, des biomasses dégradant les déchets organiques, et des piles à combustibles embarquées. Rien ne se perd, tout se recycle et se transforme !

En plus d’absorber l’énergie solaire, ce château ambulant s’inspire des technologies biomimétiques et est construit en matériaux composites (fibres de verre et de carbone), plus légers et plus résistants dans le but de réduire au maximum le poids de sa structure globale. L’habillage est ainsi autonettoyant et il présente un verre nanostructuré inspiré de la feuille de lotus qui ne se mouille pas. Le vaisseau est ainsi constitué de «peaux intelligentes» empêchant par exemple l'accumulation de glace ou de neige et de «céramiques autoréparables» offrant une plus grande résistance à la déchirure et qui comblent automatiquement leurs fissures. Ce revêtement bionique est également inspiré de la peau du requin qui permet sans être toxique d’empêcher l’adhésion des bactéries tandis que les quatre ailes présentent des irrégularités de surface tout comme le font les nageoires de baleine finement perlées afin de réduire les turbulences. L’industrie verte répond donc par ce prototype bionique aux aspirations écologiques de consommation, à une réglementation antipollution toujours plus exigeante et à la raréfaction des ressources.

La ferme biologique flottante sur les mers et les océans :

La ferme flottante est une véritable station d’épuration biologique composée de 4 puits de carbone dans lesquelles les algues vertes recyclent nos déchets rapatriés par bateaux en carburant hydrogéné. Celui-ci est directement destiné à alimenter biologiquement l’aéronef. Elle remplace donc aussi bien la station essence que la piste d’atterrissage des avions traditionnels et prend la forme d’un tissage de fines dentelles amphibiennes !

En effet, elle s’implante aussi bien en dessous qu’au dessus de la surface de l’eau et respecte la répartition quadripartite en pétales de l’ensemble du projet Hydrogénase. Dans la prolongation des 4 ailes de la tour pneumatique, 4 grandes arches viennent structurer cette plateforme circulaire et distribuent verticalement tous les niveaux de son anneau central habité par les scientifiques. A la surface, ces arches sont recouvertes de boucliers solaires thermiques et photovoltaïques tandis que sous l’eau elles sont serties de 32 hydroliennes transformant l’énergie marémotrice des courants marins en électricité.

Energétiquement autosuffisante, cette ferme organise, sur un plan rayonnant, les bioréacteurs de micro-algues exposés au soleil zénithal sous des accélérateurs lenticulaires pour un meilleur rendement photochimique. Le tout constitue quatre jardins dédiés à la photosynthèse accélérée auxquels on accède par des marinas établissant les échanges entre cette véritable nouvelle ville flottante et les littoraux avoisinants. En plus de produire de l’énergie propre, cette station d’épuration flottante est également un formidable observatoire de la faune et de la flore marines qui milite pour la protection des écosystèmes et pour la revitalisation des bancs de coraux et des espèces en voie de disparition. Elle constitue un véritable nettoyeur des mers et des océans en écumant et en dégradant comme nutriment principal les bancs de déchets flottants de notre civilisation énergivore.

Hydrogénase est donc un projet de résilience environnementale qui permettra d’inventer une mobilité propre suivant un cycle « cradle to cradle » respectant notre planète tout en assurant l’évolution technologique de l’aventure humaine ! Prototype biotechnologique, il vise donc la symbiose des actions des hommes et de leurs impacts positifs sur la nature. En imitant les processus des écosystèmes naturels, il s’agit donc de réinventer les processus industriels, urbanistiques et architecturaux afin de produire des solutions propres et de créer une industrie où tout est réutilisé, soit retourné au sol sous forme de ‘nutriments biologiques’ non toxiques, soit retourné à l’industrie sous forme de ‘nutriments techniques’ pouvant être indéfiniment recyclés".

Vincent Callebaut Architecte