La plongée en recycleur représente une évolution majeure dans l'exploration sous-marine, offrant des avantages considérables par rapport aux systèmes à circuit ouvert traditionnels. L'attrait de plonger sans faire de bulles, de bénéficier de durées de plongée prolongées avec une autonomie accrue, et de réduire significativement les paliers de décompression, motive de plus en plus de plongeurs à se tourner vers cette technologie. Un recycleur à circuit fermé, souvent perçu comme compliqué ou élitiste, est fondamentalement un appareil où l'air expiré est réutilisé. Ce processus implique le passage du gaz par un filtre qui élimine le CO2, puis son enrichissement en O2 avant d'être à nouveau inspiré. La machine s'adapte en permanence à la profondeur du plongeur en fabriquant le mélange gazeux le plus optimal, ce qui a pour effet d'optimiser les saturations et désaturations de l'organisme, réduisant ainsi drastiquement les besoins en décompression.
Cette pratique demande une grande minutie et un engagement constant de la part du plongeur, mais elle est accessible à tous ceux qui en éprouvent le désir et la motivation à se former à cette technique. Que l'on envisage le recycleur comme un moyen de rester plus longtemps dans les petits fonds ou qu'on l'utilise avec pour objectif de descendre plus bas dans les profondeurs, la première étape est toujours celle du choix de la machine. Il est essentiel de ne pas succomber trop vite aux modes ; la machine qui convient parfaitement à un plongeur ne conviendra pas forcément à un autre. Il est primordial de définir précisément ses besoins en tant que plongeur et d'essayer différentes machines avant de s'engager dans un achat.
Principes Fondamentaux du Fonctionnement des Recycleurs à Circuit Fermé
Au cœur du fonctionnement d'un recycleur à circuit fermé (CCR) réside la gestion précise de la pression partielle d'oxygène (PO2). Le contrôleur AP, par exemple, maintient une PO2 constante, fixée par le « setpoint », durant toute la plongée. Habituellement, ce setpoint est de 0,7b à la surface et pendant la descente, puis de 1,3b pour le reste de la plongée. Cette constance est assurée grâce à l'injection de giclées d'oxygène chaque fois que la PO2 chute sous la valeur du setpoint, que ce soit par consommation métabolique de l'organisme ou pendant la remontée. Ceci a pour résultat une variation constante de la FO2 (ou pourcentage d'O2) avec la profondeur.
Pour mieux appréhender ce mécanisme, on peut imaginer un plongeur remontant d'une profondeur de 50 mètres. À 50m, la pression ambiante est de 6 bars. Si le contrôleur maintient la PO2 à un setpoint de 1,3 bar, la fraction d'oxygène dans la boucle est alors d'environ 1,3 / 6 = 0,21, soit 21%. Au fur et à mesure de la remontée du plongeur, la pression ambiante diminue, entraînant une chute de la PO2 dans la boucle. L'oxygène est alors injecté par le contrôleur pour maintenir la PO2 au niveau du setpoint (1,3b). Par conséquent, la pression partielle d'oxygène (PO2) ne change pas, tandis que la fraction d'oxygène dans le mélange augmente. Ce processus rend le gaz respiré par le plongeur particulièrement riche en oxygène dans la zone de décompression, atteignant des proportions allant de 80% et jusqu'à 100% d'oxygène à 3m. Cette composition est idéale pour accélérer et optimiser la décompression.
La Clé de la Sécurité : Comprendre la PO2 et la Toxicité de l'Oxygène
Les bénéfices d'une FO2 importante sont indéniables. Les gaz enrichis en oxygène sont supérieurs car, en un mot, plus il y a d'O2, moins il y a de gaz inerte (azote, hélium) absorbé par le corps, ce qui impose moins de paliers. Ainsi, un mélange riche en oxygène se traduit par plus de plongée, potentiellement plus de profondeur, et une réduction des temps de décompression.
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Cependant, la question cruciale concernant le danger de toxicité à l'oxygène réside non pas dans la FO2, mais dans la PO2 ! Cette distinction est fondamentale. Il est possible de respirer 100% d'oxygène en toute sécurité en surface ou au-dessus de 6 mètres, comme le faisaient les premiers recycleurs à O2 pur. Si l'on imagine une plongée avec un tel équipement, à la surface, avec une FO2 de 100%, la pression partielle d'O2 est de 1 bar, ce qui représente une PO2 sans danger. La plage de pression partielle d'oxygène viable pour l'être humain se situe entre 0,16b et 1,6b.
Alors que le plongeur descend avec un appareil fictif de respiration d'oxygène pur, la pression ambiante change. À 1 mètre, par exemple, la pression partielle d'oxygène atteint 1,1 bar. À 2 mètres, elle augmente à 1,2 bar, à 3 mètres à 1,3 bar, et ainsi de suite. Une fois arrivé à 6 mètres, la PO2 atteint 1,6 bar. Même si le plongeur respire toujours 100% d'oxygène, à 1,6 bar de PO2, il entre dans une zone à risque où l'oxygène commence à devenir un poison hyperoxique. Inversement, si le plongeur montait en montgolfière jusqu'à trois fois la hauteur de l'Everest, au point où la pression ambiante baisse en dessous de 0,16 bar, son mélange à 100% d'oxygène ne lui apporterait plus que 0,16 bar de PO2 et commencerait à devenir hypoxique. Tout est donc une question de PO2. C'est pourquoi, lors d'une formation recycleur, l'on répète constamment : « Toujours connaître sa PO2 ! ». Contrairement à la plongée en circuit ouvert où l'on enseigne de connaître la quantité de gaz disponible dans la bouteille, la plongée en circuit fermé met l'accent sur l'importance de savoir « Quel gaz » et quelle est la PO2.
Gestion et Fabrication des Mélanges Gazeux pour la Plongée Technique
La plongée technique, particulièrement en recycleur, utilise fréquemment des mélanges gazeux complexes. L'utilisation de Trimix est courante ; par exemple, un plongeur peut préparer lui-même un Trimix 4/89. Le choix du Trimix plutôt que de l'Héliox est souvent motivé par le « confort » supérieur qu'il procure. De plus, la présence d'azote dans le mélange est censée limiter le syndrome nerveux des hautes pressions (SNHP) grâce à son effet narcotique. Un faible pourcentage d'azote (entre 7 et 10%) est généralement utilisé pour éviter la narcose tout en limitant la saturation en azote. Pour une plongée donnée, l'équivalence air comprimé en azote peut correspondre à une profondeur de -30 mètres, et l'isothermie est également meilleure avec le Trimix.
Concernant l'usage de l'hydrogène comme diluant en plongée profonde, des expérimentations ont eu lieu. L'Australien Richard Harris l'a testé avec succès lors de l'exploration de la Pearse River en Nouvelle-Zélande, suggérant que cela pourrait être une voie novatrice pour l'avenir. Cependant, bien que nous soyons des « plongeurs d'essai » explorant de nouvelles frontières, il n'y a pas encore suffisamment de recul sur la décompression avec l'hydrogène. D'après Bernard Gardette de Comex, qui a réussi les premières plongées très profondes avec ce gaz, les algorithmes de décompression pour l'hydrogène sont calqués sur ceux utilisés pour l'hélium, ce qui n'apporterait donc pas d'avantages significatifs en termes de performances. Surtout, il existe un sérieux problème de sécurité : mélangé à l'oxygène, l'hydrogène risque de réagir de façon explosive pour produire de l'eau. Il s'agit d'un mélange instable qui nécessite des procédures industrielles rigoureuses et ne peut être préparé dans un cadre improvisé.
La fabrication des mélanges se fait à partir de bouteilles industrielles B50 de gaz purs, en suivant des procédures habituelles. Le processus implique généralement le transfert de l'oxygène en premier, puis de l'hélium, et enfin l'ajout d'air. À chaque étape, le taux d'O2 est contrôlé avec plusieurs instruments et des tableurs. Vient ensuite la procédure de surpression pour remplir les bouteilles de plongée avec un booster, tel qu'un MPS Technology 380 bars, une entreprise italienne spécialisée dans ce domaine.
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Le Recyclage des Gaz et la Décarbonation : Le Cœur de la Machine
Les recycleurs, y compris ceux configurés en sidemount, dépendent de systèmes efficaces de recyclage et de décarbonation. L'utilisation de deux recycleurs sidemount avec des filtres de 3 kg de chaux "Sofnolime" est une approche courante, notamment pour les plongées profondes. En raison des profondeurs atteintes, il est parfois nécessaire de modifier la taille des filtres d'origine pour des modèles beaucoup plus gros. Un filtre sous-dimensionné risquerait de ne pas permettre au gaz de parcourir la boucle correctement, entraînant le risque de respirer un gaz non filtré et de s'intoxiquer au CO2. Cette adaptation s'inspire souvent des développements des militaires américains pour leurs plongées au-delà de 200 mètres, ainsi que des modèles de recycleurs de secours Comex. Bien entendu, de telles modifications ont des implications en termes de confort respiratoire et de pesée, nécessitant une période d'acclimatation et une adaptation de la technique de plongée.
Lors de descentes particulièrement rapides, il est à noter que le plongeur peut respirer directement le mélange gazeux (par exemple, un 4/89) qu'il injecte. Dans ce cas, le recycleur fonctionne alors comme un détendeur : le gaz n'a pas le temps de réellement circuler dans la boucle de recyclage et de filtration.
Contrôle et Surveillance Avancée de l'Oxygène et de la Décompression
Même avec des recycleurs électroniques, certains plongeurs choisissent de désactiver la gestion électronique pour contrôler manuellement la pression partielle d'oxygène en permanence durant la plongée. Bien qu'ils soient souvent plus « oxygénés » qu'à l'air libre, ces plongeurs optent pour un taux d'oxygène très bas, même aux paliers (pp O2 < 1.6), par crainte de l'hyperoxie. L'ordinateur de plongée reste un outil essentiel, permettant de lire la toxicité potentielle du mélange en temps réel. En fonction de ces informations, le plongeur peut alors injecter manuellement le diluant ou l'oxygène. Ce système de contrôle manuel est souvent comparé à un inflateur de stab, avec une poignée pour l'oxygène et une autre pour le mélange diluant, offrant une grande praticité et un contrôle direct.
Pour la décompression, les ordinateurs de plongée fonctionnent généralement avec les algorithmes Buhlmann traditionnels. Connectés au recycleur, ils monitorent en temps réel le gaz respiré par le plongeur et calculent une décompression théorique à partir d'une profondeur spécifique, par exemple -50 mètres, où commence le compte à rebours pour un profil de cavité. Pour réduire les durées de décompression, en plus de procédures personnelles basées sur l'expérience et la physiologie individuelle, certains plongeurs adoptent un Gradient Factor de 80/80. Cette approche est considérée comme assez engagée, frôlant la courbe de désaturation maximum (à 80 %), alors que la norme habituelle est de suivre un GF de 50/80. Suite aux acquis de plongées antérieures, des spécialistes comme Bernard Gardette peuvent même envoyer de nouvelles courbes de décompression adaptées à la physiologie spécifique du plongeur pour optimiser les futures tentatives.
L'efficacité du recycleur se manifeste également dans la consommation des gaz. Au cours d'une plongée de 7 heures jusqu'à une profondeur de -308 mètres, un plongeur peut ne consommer que 850 litres de diluant Trimix 4/89 et 486 litres d'oxygène pur. Cela représente une moyenne de 0,4 l/min d'oxygène en tenant compte des nombreux rinçages, ce qui témoigne d'un métabolisme extrêmement bas et d'une gestion optimisée des gaz.
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L'Évolution Historique et la Diversité de la Fabrication des Appareils Recycleurs
L'histoire des appareils respiratoires sous-marins est jalonnée d'innovations, bien avant le recycleur moderne. Dès 1620, en Angleterre, Cornelius Drebbel fabriquait un premier sous-marin à propulsion à rames et décrivait la préparation d'oxygène par chauffage de salpêtre dans son livre "De la nature des élements", permettant de rester sous l'eau plus longtemps. La découverte de l'oxygène est généralement associée à Joseph Priestley en 1774, mais Drebbel avait déjà exploré des méthodes de génération d'O2 près de deux siècles auparavant.
Le premier recycleur, basé sur l'absorption du dioxyde de carbone, fut breveté en France en 1808 par Pierre-Marie Touboulic, ingénieur-mécanicien originaire de Brest dans la marine impériale. Son invention, l'Ichtioandre (homme-poisson en grec), fonctionnait avec un réservoir d'oxygène et un circuit fermé où l'oxygène était libéré et le CO2 absorbé par une éponge imbibée d'eau de chaux. D'autres prototypes furent construits, comme celui de Pierre Aimable De Saint Simon Sicard en 1849 en France, et un autre par le professeur T. Schwann en 1853 en Belgique.
La première bouteille en circuit fermé commercialement pratique fut conçue et construite par l'ingénieur de plongée Henry Fleuss en 1878, alors qu'il travaillait pour Siebe Gorman à Londres. Son appareil de respiration autonome se composait d'un masque en caoutchouc relié à un sac respiratoire, avec 50 à 60% d'oxygène (estimé) fourni à partir d'un réservoir de cuivre, et le CO2 était éliminé par du fil de corde trempé dans une solution de potasse caustique ; le système offrant une durée d'environ trois heures. Fleuss améliora continuellement son appareil, ajoutant un régulateur de demande et des réservoirs capables de contenir des quantités plus importantes d'oxygène à une pression plus élevée. Sir Robert Davis, chef de Siebe Gorman, perfectionna le recycleur d'oxygène en 1910 avec son invention de l'appareil d'échappement submergé de Davis, le DSEA (Davis Submerged Escape Apparatus), qui fut le premier recycleur pratique à être fabriqué en quantité. Ce gréement comprenait un sac de respiration et de flottaison en caoutchouc contenant un bidon d'hydroxyde de baryum pour nettoyer le CO2 exhalé, et, dans une poche à l'extrémité inférieure du sac, un cylindre sous pression en acier contenant environ 56 litres d'oxygène à 120 bars. Le cylindre était équipé d'une soupape de commande et relié au sac respiratoire, et une soupape d'urgence à l'avant aidait à la flottabilité. Le DSEA fut adopté par la Royal Navy après un développement ultérieur en 1927.
Des innovations chimiques ont également marqué cette période, avec le professeur Georges Jaubert inventant en 1907 le composé chimique Oxylithe, une forme de peroxyde de sodium (Na2O2) ou de superoxyde de sodium (NaO2). Ce composé, en absorbant le dioxyde de carbone dans un épurateur de recycleur, émet de l'oxygène. Il fut intégré pour la première fois dans un recycleur par le capitaine S.S. Hall et le Dr O. Rees de la Royal Navy en 1909. En 1912, la société allemande Dräger commença la production en série de sa propre version de la robe de plongée standard avec alimentation en air par recycleur.
Dans les années 1930, des pêcheurs italiens commencèrent à utiliser le recycleur Davis, fabriqué sous licence en Italie. La Seconde Guerre mondiale fut un catalyseur d'innovations, les recycleurs de plongeurs italiens capturés influençant la conception des recycleurs britanniques. Beaucoup de recycleurs britanniques incorporaient d'ailleurs des bouteilles d'oxygène récupérées d'avions allemands. Le Davis apparatus fut l'un des premiers de ces appareils modifiés. Leurs masques pleine face, initialement du type destiné au Siebe Gorman Salvus, furent transformés en masques avec une grande fenêtre de visage, circulaire, ovale ou rectangulaire, souvent plate avec des côtés courbés vers l'arrière pour une meilleure vision latérale. Les premiers recycleurs britanniques avaient des faux-poumons rectangulaires sur la poitrine, à l'image des modèles italiens, mais les modèles ultérieurs eurent une ouverture carrée au sommet des faux-poumons pour s'étendre plus loin vers les épaules. Sur le devant, un collier de caoutchouc était serré autour de la boîte absorbante (canister). Certains plongeurs des forces armées britanniques utilisaient des costumes de plongée épais et volumineux appelés costume de Sladen. Les recycleurs Dräger, notamment les modèles DM20 et DM40, furent utilisés par les plongeurs allemands. Pour la marine américaine, les recycleurs furent développés par Christian J. Lambertsen pour la guerre sous-marine.
En raison de l'importance militaire du recycleur, largement démontrée lors des campagnes navales de la Seconde Guerre mondiale, la plupart des gouvernements hésitaient à rendre cette technologie accessible au public. En Grande-Bretagne, l'utilisation du recycleur par les civils était négligeable, le British Sub-Aqua Club (BSAC) ayant même formellement interdit son utilisation à ses membres. Les firmes italiennes Pirelli et Cressi-Sub vendirent initialement un modèle de recycleur de plongée sportive, mais abandonnèrent ces modèles après un certain temps. Avec la fin de la Guerre Froide et l'effondrement subséquent du bloc communiste, le risque perçu d'attaque par des plongeurs de combat diminua, permettant une réévaluation de l'accès à cette technologie.
La Fabrication Artisanale et le Marché Moderne des Recycleurs
Aux débuts de cette nouvelle pratique de plongée, quelques pionniers « un peu fous » ont pris le risque de fabriquer des recycleurs à circuit fermé mécaniques à oxygène pur, inspirés des appareils utilisés par les premiers nageurs de combat. Ils ont plongé avec et en sont revenus, vivants, ce qui témoigne d'une ingéniosité remarquable malgré les risques inhérents. Il est important de souligner que, bien que ces récits soient fascinants, la fabrication d'un appareil respiratoire fiable n'est pas à la portée de tous, et cet article n'incite en aucun cas à des pratiques dangereuses.
Le système Pirelli mis en œuvre pendant la Seconde Guerre mondiale par les nageurs de combat italiens était très simple : un embout muni d’un robinet, de type robinet de plomberie, relié à un réservoir de chaux sodée par un tuyau annelé, du genre de ceux qui équipent aujourd’hui les inflateurs de gilets stabilisateurs. Le réservoir de chaux sodée était taillé dans un bout de tuyau de PVC (type gouttière), enfin un sac enveloppait l’élément épurateur. Quand le plongeur soufflait dans l’embout, le gaz expiré traversait le réservoir de chaux sodée, puis remplissait le sac. Quand il inspirait, le gaz suivait le chemin inverse, traversant une deuxième fois la chaux sodée pour être débarrassé du gaz carbonique. Une version plus évoluée présentait un circuit en boucle, avec un tuyau et un sac expiratoire en amont du réservoir de chaux sodée, ainsi qu’un sac inspiratoire et un deuxième tuyau en aval. L’oxygène ne circulait donc plus selon un va-et-vient, mais dans une boucle, évitant ainsi les espaces morts dans lesquels le gaz ne se purifierait pas bien. Là encore, tout était fait avec des éléments de récupération : l’embout et le tuyau annelé pouvaient provenir d’un antique détendeur Mistral, les sacs respiratoires pouvaient être taillés dans de la chambre à air de scooter et le réservoir de chaux sodée restait du bon vieux tuyau en PVC. L’arrivée du gaz était assurée par un inflateur de combinaison étanche ou bien par un inflateur de gilet stabilisateur. Sur la partie expiratoire, une valve de surpression était ajoutée, provenant d’une combinaison étanche ou d’un stab. L’étanchéité entre les différents éléments était assurée par des colliers de serrage disponibles dans toute bonne quincaillerie. Sur la chambre à air de scooter, la présence de rustines n’était pas obligatoire, mais ajoutait un petit côté « bidouillé » qui ne déplairait pas aux amateurs du genre. Le modèle présenté dans cet article avait été nommé « TP2000 » (TP pour Toilet Paper, car l’inventeur avait glissé un rouleau de papier toilette dans le sac expiratoire pour absorber l’humidité). Un autre modèle artisanal a été fabriqué il y a quelques années par un passionné du genre et bricoleur de génie, Jean Jastrzebski, en utilisant lui aussi des tubes PVC pour les conduits et le réservoir, ainsi qu’une vessie de poche à glace médicale pour le sac respiratoire, les connexions étant assurées par des connecteurs de tuyaux d’arrosage que l’on trouve aisément dans toute bonne jardinerie. Tous ces modèles artisanaux fonctionnaient à l’oxygène pur (pas de mélange à gérer, donc d’une simplicité absolue) et ne pouvaient être utilisés qu’à de très petites profondeurs.
Devant le développement de la plongée Tek et de la pratique du recycleur, les fabricants (pour la plupart étrangers) commercialisent désormais des appareils très perfectionnés, à gestion électronique. Cette technologie est parfaitement maîtrisée, et le nombre de modèles ne cesse d'augmenter. Aux USA, de nombreux appareils existent depuis plus d’une vingtaine d’années, la plupart à gestion électronique. En Europe, la firme anglaise Ambient Pressure fut la première à lancer le bal avec plusieurs versions du Buddy Inspiration, devenu Vision, puis Evolution. En Allemagne, la firme Dräger, qui fournit les appareils militaires pour de nombreux pays, est restée plutôt fidèle aux systèmes mécaniques avec le célèbre Dolphin, précurseur en plongée au recycleur de loisir, avec un système semi-fermé (système mécanique à injection dont le renouvellement d’une partie du gaz assurait la stabilité du mélange respiré). Un autre modèle d’origine allemande, le Submatix, a fait son chemin grâce à Jean-François André et son école Hippoconsulting, devenue l’un des centres de formation les plus dynamiques avec des extensions internationales. Le Submatix se décline lui aussi désormais en version électronique. Chez les Italiens, on conserve encore quelques modèles de circuits fermés à oxygène, de type Naubos. Il faut également noter la sortie d’un nouveau modèle de circuit semi-fermé électronique chez Marès, l’Horizon, annoncé au salon Boot de Düsseldorf. Si les modèles actuels sont très fiables et perfectionnés avec leur gestion électronique de la composition des mélanges en temps réel et leur triple sécurité, on peut néanmoins leur reprocher leur prix prohibitif, bien que la sécurité n’ait pas de prix.
Un recycleur peut être mécanique (mCCR), électronique (eCCR), ou hybride (hCCR). Sur une machine mécanique, c'est le plongeur qui fabrique en temps réel un mélange optimal en fonction de la profondeur. Sur une machine électronique, le plongeur n'intervient qu'en cas de panne. Sur une machine hybride comme le rEvo Rebreathers, le plongeur peut toujours fabriquer le mélange tout en disposant d'une assistance électronique. Quelle que soit sa configuration, le plongeur respire normalement sur l'embout qu'il a en bouche. Au moment de l'expiration, l'air n'est pas relâché dans le milieu aquatique mais est stocké dans la poche, puis le CO2 est fixé chimiquement dans la cartouche de chaux présente dans l'appareil. Dans un recycleur à circuit fermé, il n'y a pas de phénomène de poumon-ballast. Le volume d'air du plongeur et de l'appareil reste constant (le gaz respiré est soit dans les poumons, soit dans les sacs respiratoires).