Bière : comment la physique peut améliorer la tenue de la mousse

Article paru le 18 septembre 2016

Pour un amateur de bière -- à consommer toujours avec modération, bien sûr --, une belle mousse qui tient est indissociable du plaisir de la dégustation. Malheureusement, la moussemousse finit toujours par disparaître. Et ce malgré l'action bénéfique d'un phénomène physiquephysique curieux, l'effet Marangonieffet Marangoni. Alors, lorsqu'une équipe de très sérieux ingénieurs de l'université de Stanford annonce avoir réussi à maîtriser ce fameux effet, on se prend à rêver à une bière dont la mousse tiendrait éternellement.

Il faut savoir que la duréedurée de vie d'une mousse se joue intégralement à l'interface liquide-gaz et, de fait, dépend de très faibles quantités de matièrematière. Ainsi, la stabilité d'une mousse est particulièrement sensible aux perturbations. Lorsque des bulles s'accumulent à la surface d'un liquideliquide, des films se forment entre elles. Ils ont naturellement tendance à s'étirer puis à se rompre, faisant disparaître avec eux la belle mousse blanche qui ornait le verre. Mais leur étirement crée également un gradientgradient de tension superficielle qui est lui-même à l'origine d'une force entraînant le liquide des zones les plus épaisses vers les plus fines. C'est l'effet Marangoni, qui s'oppose donc à l'étirement des films entre les bulles et favorise la stabilisation de la mousse.

L’effet Marangoni explique les arcs-en-ciel qui décorent les bulles de savon. Les différentes couleurs révèlent l’épaisseur du film. Sur cette photo, on peut observer plusieurs flux Marangoni imbriqués les uns dans les autres. © Stanford University, capture d'écran YouTube

On peut maîtriser l’effet Marangoni

Les chercheurs de Stanford ont étudié le comportement de bulles de savon (un modèle en dynamique des fluides) qu'ils ont amenées à la surface, non pas progressivement mais palier par palier. Au premier, ils ont pu naturellement observer la formation d'un flux Marangoni. Puis, ils ont permis à la bulle de poursuivre son ascension jusqu'à un deuxième palier. Ils ont alors pu observer la formation d'un nouveau flux Marangoni. Un flux qui vient encapsuler le premier et, de fait, l'arrêter net. Au troisième niveau, c'est le deuxième flux Marangoni qui a été stoppé, etc. L'équipe est ainsi parvenue à créer jusqu'à sept flux Marangoni imbriqués les uns dans les autres.

Au-delà de la question de la qualité de la mousse de la bière, les recherches menées par les ingénieurs de Stanford pourraient aider à améliorer les techniques de séparationséparation eau-pétrole brut ou à éviter la formation de bulles indésirables lors de la formulation de médicaments. Elles pourraient même aider les médecins à trouver un substitut aux surfactantssurfactants pulmonaires. Ces produits forment une fine couche qui protège les alvéoles et prévient la survenue de collapsus comme ceux qui se produisent lors du syndromesyndrome de détresse respiratoire néonatale.