La chimie explique comment le jus de betterave fait fondre la glace et la neige

Dans le Grand Nord blanc, les tempêtes de neige sont une question de vie ou de mort. Ou du moins, c’est ce à quoi cela ressemble de nos jours, puisqu’une nouvelle méthode de déneigement fait ressembler certaines rues à un massacre sanglant. Cette semaine à Calgary, en Alberta, les responsables municipaux ont parcouru les rues enneigées avec un mélange de sel et de jus de betterave, qui, selon eux, est un moyen plus écologique et plus économique de déglacer les routes que d'utiliser uniquement du sel.

le CBC a rapporté mardi que Calgary augmentait son utilisation de jus de betterave après que de petits essais précédents eurent été couronnés de succès. La ville enneigée suit les traces de villes comme Laval et Cowansville, toutes deux situées au Québec, ainsi que Toronto - toutes les villes qui utilisaient auparavant des mélanges de jus de betterave similaires sur les routes en prévision des tempêtes. À Calgary, le mélange de jus de betterave et de sel est pulvérisé directement dans les rues par un camion de deux tonnes pouvant contenir 40 000 litres de jus de betterave.

Les villes durement touchées par les tempêtes hivernales recherchent des solutions de remplacement du sel depuis plusieurs années, car des quantités excessives de chlorure de sodium nuisent non seulement aux voitures, aux routes et aux biens meubles, mais également à l'environnement. En 2016, l’Office de protection de la nature de Toronto et de la région a déclaré que le déclin des populations de poissons et de punaises était probablement lié à la dépendance de la ville au sel pendant les mois d’hiver.

La raison pour laquelle le sel est un produit de déglaçage routier si efficace, en premier lieu, c'est qu'il abaisse le point de congélation de l'eau qui l'entoure. Toute la glace a une très fine pellicule d'eau liquide à la surface et lorsqu'un morceau de glace se mélange à ce liquide, il abaisse son point de congélation, ce qui augmente sa température, ce qui provoque la fonte de la glace qui l'entoure, etc. Ce processus devient de plus en plus efficace à mesure que la concentration en sel augmente. Par exemple, une solution salée à 10% gèle à -6 ° C (20 ° F) et une solution à 20% à -16 ° C (2 ° F).

Au niveau moléculaire, cela se produit parce que les molécules de sel se mêlent aux molécules d’eau, ce qui rend plus difficile la réunion de ces dernières dans le cristal moléculaire qui constitue la glace. Voici comment les physiciens de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign l’expliquent:

Supposons que vous ayez une tasse d’eau pure et une tasse d’eau un peu salée. Lorsque vous baissez la température, une partie de l'eau pure commence à former des cristaux de glace. La raison en est que, bien que les molécules d’eau gelées, alignées dans un cristal, ont moins de moyens de se déplacer (entropie inférieure) que les molécules liquides, elles dégagent de la chaleur lorsqu’elles gèlent, ce qui augmente encore plus l’entropie des environs. Ainsi, l'entropie nette monte au fur et à mesure que l'eau gèle, comme elle le fait toujours vers un état d'équilibre.

Et dans l'eau salée? Il y a un terme supplémentaire dans le changement d'entropie. Le sel ne rentre pas dans les cristaux de glace. Ainsi, au fur et à mesure qu'ils se forment, le sel restant a moins d'espace pour se déplacer, et donc moins d'entropie. Il faut donc que l’eau salée soit encore plus froide avant d’obtenir un gain net d’entropie en la gelant.

Mais le chlorure de sodium n’est pas la seule molécule capable de perturber un cristal d’eau. Les molécules de sucre du jus de betterave ont un effet similaire, ce qui signifie que si du sucre de betterave est ajouté à la solution saline à 20% et vaporisé sur la glace, le point de fusion de la glace sera même inférieur à 15 degrés F. Ce que la plupart des villes canadiennes font ont essayé de mélanger de la mélasse de betterave sucrière, un sous-produit résiduel du raffinage du sucre de betterave, avec des solutions salines existantes afin de réduire la concentration de sel nécessaire pour obtenir les mêmes effets de fonte des glaces. Le caractère collant de la mélasse contribue en outre à lier le sel à la surface de la route, où il peut maximiser ses effets.

Le seul inconvénient de la bidouille de jus de betterave, National Geographic rapporté en 2014, il peut parfois s'écouler dans les cours d'eau, où le sucre attire les bactéries qui aspirent tout l'oxygène de l'eau dont dépendent les animaux.

Bien sûr, il ya le problème du jus de betterave transformant les rues en désordre rouge-brun, comme s’il s’agissait des restes oxydés d’une bataille sanglante. Certaines villes, comme Laval, ont utilisé du jus de betterave blanche pour éviter la tache, mais d'autres ont simplement appris à embrasser le mauvais avec le bon. À tout le moins, on dit que le doux mélange ressemble à un rouleau de Tootsie.

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