Georges Claude est un physicien et chimiste français, né le 24 septembre 1870 à Paris 11 et mort le 21 mai 1960 à Saint-Cloud. Il fut un inventeur industriel et praticien remarquable par l’étendue et la diversité de ses travaux, entre autres la création du tube à néon. Plusieurs de ses découvertes ont mené à la fondation de la société Air liquide. Son prestige souffre cependant de sa collaboration avec les nazis pendant la Seconde Guerre mondiale.
Georges Marie Auguste Claude est le fils d'un instituteur inventif qui l'a éduqué. Il est admis à l’École de physique et de chimie de Paris (5 promotion), et commence sa carrière d'ingénieur par ses travaux sur la dissolution de l’acétylène dans l’acétone, découverte qui conduit à l’utilisation industrielle de ce gaz. Indépendamment de Carl von Linde, il met au point en 1902 un procédé industriel de liquéfaction de l’air. Les brevets qu’il prend à cette occasion (avec l'appoint d'André Helbronner) sont à l’origine de la société Air liquide, dont il est l'un des administrateurs et qui assure sa fortune : il reçoit statutairement 25 % des bénéfices de cette firme. Il préconise en 1910, mais en vain, l’utilisation de l’oxygène liquide en sidérurgie. Ce procédé ne sera adopté qu’après la Seconde Guerre mondiale. Il met au point une nouvelle façon de réaliser la synthèse de l'ammoniaque ainsi qu'un système d'éclairage au néon.
Il est élu membre de l'Académie des sciences le 1 décembre 1924. Alors que ses collègues de l'Académie des sciences signent en 1928 une pétition demandant que la rosette d'officier de la Légion d'honneur lui soit remise, il n'est promu officier qu'en 1933, avec le physicien Paul Langevin comme parrain.
Il engloutit dans l'entre-deux-guerres une partie de sa fortune dans des recherches et des expériences spectaculaires suivies par les médias, visant notamment à domestiquer l'énergie thermique des mers.
Liquéfaction de l'air
Goerges Claude imagine un procédé de liquéfaction de l'air qui améliore le rendement du procédé Linde et où le travail fourni par la détente adiabatique de l'air après sa compression est utilisé dans le compresseur. Le refroidissement qui l'accompagne (effet Joule-Thomson) est mis à profit dans un échangeur de chaleur qui refroidit l'air à la sortie du compresseur. Claude réalise ainsi la séparation par distillation fractionnée de l'oxygène, de l'azote, de l'argon.
Le froid nécessaire à la liquéfaction industrielle de l'air est obtenu par détente, en tirant parti des deux propriétés suivantes de l'effet Joule-Thomson:
- l'abaissement de température provoqué par la détente est proportionnel à la différence entre les pressions initiale et finale, tandis que,
- l'énergie dépensée au moment de la compression est proportionnelle au logarithme du rapport des pressions, ce qui signifie que la dépense est la même pour comprimer une masse de gaz de 1 à 10 atmosphères ou de 10 à 100. Dans ce second cas, pour la même dépense d'énergie, l'abaissement de température après la détente est dix fois plus fort que dans le premier. En pratique, l'air est dépoussiéré, débarrassé de son gaz carbonique et de son humidité, comprimé vers 200 atmosphères, refroidi dans un échangeur, puis détendu jusqu'à 25 atmosphères. Une série de compressions et de détentes aboutit à la liquéfaction. Dans la plupart des usines, l'air liquide est immédiatement soumis à une distillation fractionnée qui sépare l'oxygène, l'azote et les gaz nobles. Les installations industrielles sont importantes et il n'est pas rare de voir traiter plusieurs centaines de milliers de mètres cubes d'air à l'heure.
Tube à néon
Poursuivant ses travaux sur les gaz rares (qu'il obtient en distillant l'air liquide), Claude met à profit l’émission lumineuse qui accompagne le passage de la décharge électrique dans un tube à gaz : la mise au point d’enduits fluorescents le conduit ainsi, en 1910, à la réalisation de l’éclairage au néon, d’abord utilisé dans les enseignes lumineuses (il s'associe en 1912 aux établissements Paz et Silva qui avaient réalisé la première publicité lumineuse électrique, puis les rachète pour former la société Claude-Paz et Silva, qui sera elle-même ensuite acquise par JCDecaux) puis, dans la fabrication des lampes « Claude ».
En 1913 avec Arsène d'Arsonval, il constate les propriétés explosives de l’air liquide (qu'on utilisera durant la Première Guerre mondiale pour produire des mines (à air liquide et au noir de fumée). Il met au point (1917) un procédé haute pression, (1 000 atmosphères et 550 °C), améliorant le procédé Haber-Bosch de synthèse de l'ammoniac.
Énergie thermique des mers
Claude s'intéresse à la production d'électricité et teste dès 1926 une production électrique basée sur la différence de température entre les eaux de surface (plus chaudes) et le fond (froides) des mers chaudes (énergie thermique des mers ou « énergie maréthermique »). Avec Paul Boucherot, il construit une turbine utilisant ce gradient de température entre les couches superficielles et profondes (1930). En 1933, tirant les leçons de la démonstration faite à Cuba en 1930, et en vue de réaliser une première expérience industrielle, Claude achète sur ses propres deniers le navire La Tunisie, un cargo de 10 000 tonnes. La Tunisie fut transformée aux Ateliers et chantiers de France-Dunkerque en 1933 pour devenir une usine de réfrigération capable de produire 2 000 tonnes de glace par jour grâce à l'énergie thermique des mers. Cinq cents personnes ont travaillé sur ce projet durant un an. Cependant le tube attaché à un caisson de 15 tonnes se rompt à proximité du fond; il déclare que c'est « l'échec le plus cuisant de ma carrière ».
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