La plongée sous-marine est une aventure passionnante qui permet d’explorer les profondeurs “mystérieuses” de l’océan. Pour repousser les limites de cette exploration, le recycleur s'impose comme un dispositif majeur. Contrairement au scaphandre traditionnel, un recycleur est un appareil de plongée autonome qui recycle et réutilise l’air expiré par le plongeur. Les recycleurs fonctionnent selon le principe de la boucle fermée, où aucune bulle n’est émise lors de l’expiration. Cela réduit donc le bruit, augmente le confort et permet des explorations plus profondes et plus longues.
Fondamentaux du cycle respiratoire en boucle fermée
Pour comprendre le fonctionnement d’un recycleur, il faut auparavant comprendre le bilan de la respiration. Lors de l’inspiration, nous faisons rentrer dans nos poumons 21% d’oxygène et 79% d’azote. L’azote est un gaz que l’organisme n’utilise pas (diluant), il sera rejeté dans sa totalité à l’expiration. En plongée, du fait de la pression, il va saturer nos tissus puis être à nouveau libéré lors de la désaturation qui prendra plusieurs heures après la plongée : c’est lui qui peut être la cause des accidents de décompression si les vitesses de remontée et les paliers ne sont pas respectés.
L’oxygène, quant à lui, sera métabolisé en partie par les cellules. Lors de l’expiration, nous rejetons 16% d’O2 des 21% inspirés ainsi que 5% de CO2 provenant du métabolisme cellulaire. Le but du recycleur est de réutiliser cet O2 en absorbant le CO2 grâce à de la chaux (canister) et en y ajoutant par une source extérieure les 5% d’O2 manquant. Ce système est appelé circuit fermé car il n’y a aucun rejet de gaz. L’air expiré du plongeur est dirigé vers un faux poumon, une sorte de sac qui se remplit et se vide au gré des respirations. Un système de filtration à base de chaux élimine le dioxyde de carbone.
La gestion de la Pression Partielle d’Oxygène (PO2)
Le contrôleur AP maintient une PO2 constante, fixée par le « setpoint », durant toute la plongée (habituellement 0,7b à la surface et pendant la descente, puis 1,3b pour le reste de la plongée) grâce à l'injection de giclées d'oxygène lorsque la PO2 chute sous la valeur du « setpoint » (par consommation de l'organisme ou pendant la remontée). Ceci a pour résultat de faire constamment varier la FO2 (ou pourcentage d'O2) avec la profondeur.
Il est plus facile de comprendre ce fonctionnement en imaginant un plongeur remontant de 50 m. À 50m la pression ambiante est de 6 bar. Le contrôleur maintient la PO2 à un setpoint de 1,3 bar - donc la fraction d'oxygène dans la boucle est 1,3 / 6 = approx. 0,21 ou 21 %. Au fur et à mesure de la remontée du plongeur, la pression ambiante chute, entraînant une chute de la PO2 dans la boucle. L'oxygène y est donc injecté par le contrôleur pour maintenir la PO2 au niveau du setpoint (1,3b) et par conséquent, la pression partielle d'oxygène (PO2) ne change pas tandis que la fraction d'oxygène dans le mélange augmente. On peut voir que le gaz du plongeur est particulièrement riche en oxygène dans la zone de décompression - de 80 % et jusqu'à 100 % d'oxygène à 3m, ce qui est idéal pour accélérer cette décompression.
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La plage des pressions partielles d'oxygène viables pour l'être humain se situe entre 0,16b et 1,6b. C'est pourquoi, lors d'une formation, on répète en permanence « Toujours connaître sa PO2 ! ». Contrairement au circuit-ouvert où il est enseigné de constamment connaître la quantité de gaz disponible dans la bouteille, la plongée en circuit-fermé enseigne l'importance de connaître « Quel gaz » - Quelle PO2 -.
Classification et typologie des recycleurs
Il existe deux grandes familles de recycleurs. D'une part, les appareils à mélange constant, appelés recycleurs à circuit semi-fermé (SCR, Semi Closed Rebreather), qui recyclent une partie du gaz expiré, produisant un fin chapelet de bulles. D'autre part, les appareils à mélange variable, appelés recycleurs à circuit fermé (CCR, Closed Circuit Rebreather).
Au sein des CCR, on distingue plusieurs modes de fonctionnement :
- Les recycleurs électroniques (eCCR) : des capteurs mesurent la quantité d'oxygène et un ordinateur ajuste l'injection.
- Les recycleurs manuels (mCCR) : le plongeur intervient activement pour vérifier le mélange et injecter l'oxygène.
- Les circuits fermés « hybrides » (hCCR) : une solution intermédiaire utilisant les deux modes.
Avantages stratégiques de la technologie CCR
- Amélioration de l'efficacité du gaz : Comme le système recycle le gaz expiré et n'ajoute de l'oxygène qu'en fonction des besoins métaboliques, la consommation de gaz n'est plus dictée par la profondeur. Une bouteille de 3 litres peut durer entre 2 et 3 heures.
- Temps de fond prolongé : En CCR, votre temps de plongée est beaucoup plus susceptible d'être limité par les obligations de décompression, l'endurance thermique ou les contraintes de la mission plutôt que par l'approvisionnement en gaz.
- Décompression optimisée : Les CCR permettent de maintenir une pression partielle d'oxygène presque constante. Cela signifie que vous pouvez maintenir une PPO₂ moyenne plus élevée qu'en circuit ouvert, optimisant ainsi vos dégazages.
- Signature minimale des bulles : Pour les photographes, les vidéastes ou les observateurs, le fonctionnement sans bulles permet de s'approcher plus près de la vie marine, qui réagit souvent moins aux plongeurs CCR.
- Confort thermique : La réaction exothermique de capture du CO2 par le filtre réchauffe et humidifie le gaz dans le circuit, réduisant les pertes de chaleur et la déshydratation.
Défis, risques et exigences de formation
Les recycleurs ne sont pas sans inconvénients. Leur complexité électronique et mécanique introduit des points de défaillance potentiels : cellules d'oxygène, solénoïdes, épurateurs de CO₂ et mécanismes d'administration. Un événement hypoxique, hyperoxique ou hypercapnique non détecté peut entraîner une perte de connaissance sous l'eau. Par conséquent, la planification de la sortie de secours est un élément essentiel de chaque plongée CCR, impliquant souvent de transporter plusieurs bouteilles de secours en circuit ouvert.
Les coûts initiaux sont élevés, incluant l'achat de la machine et les frais de maintenance périodique. La courbe d'apprentissage est également exigeante. Même les plongeurs techniques expérimentés déclarent souvent se sentir « comme des débutants » lors de leur transition. La logistique en voyage est aussi plus complexe, car il n'est pas possible de trouver partout de la chaux sodée ou des recharges d'oxygène spécifiques.
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Évolution historique et contexte réglementaire
Vers 1620, Cornelius Drebbel décrit la préparation d'oxygène par chauffage de salpêtre pour rester sous l'eau plus longtemps. Le premier recycleur, l'Ichtioandre, fut breveté en France en 1808 par Pierre-Marie Touboulic. Au fil du XIXe siècle, des inventeurs comme Henry Fleuss (1878) ont perfectionné ces systèmes. Durant les deux guerres mondiales, la technologie a été largement développée par les militaires. Il a fallu attendre la fin de la Guerre froide pour que ces technologies, longtemps réservées à l'élite ou aux plongeurs de combat, deviennent progressivement accessibles au monde civil et sportif. Aujourd'hui, des organismes comme PADI ou SSI proposent des cursus structurés pour initier les plongeurs à cette technologie, allant de l'utilisation de loisir (Type R) aux utilisations techniques avancées (Type T).
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