Le marché
Le marché mondial des équipements industriels de malaxage et de mélange, y compris l’entretien et les services connexes, a été évalué à 120 milliards de dollars en 2010. Le besoin de mélanger des liquides, des fluides, des solides et des gaz est critique pour un large éventail d’industries, y compris la transformation alimentaire, les plastiques et les composites, les bougies et les cires, les produits du tabac, les cosmétiques et les soins personnels, le verre, le ciment, la céramique, les métaux, les encres, les peintures et revêtements, les boissons, les pâtes à papier, l’énergie, le traitement des eaux, les produits pharmaceutiques, les minéraux, le pétrole et gaz, l’agriculture. On estime à 150 le nombre de fabricants aux États-Unis et à 350 en Europe. Les plus grands opérateurs se sont étendus à l’Inde et à la Chine. Alors que les dépenses d’investissement ont été léthargiques au cours des trois dernières années et qu’elles ne font que reprendre les niveaux d’avant 2008, les recettes provenant de la maintenance et des pièces de rechange devraient avoir compensé les pertes d’ici 2011. Plusieurs des principales sociétés sont des entreprises familiales centenaires comme Charles Ross & Son Company (New York, 1842), Possehl GmbH (Lübeck, Allemagne, 1847) qui a acquis le groupe Farell établi au Connecticut en 1848, Philadelphia Mixing Solutions (USA, 1909), et IKA Works GmbH (Allemagne, 1910).
L’innovation
Le principal défi pour le mélange et le malaxage est le temps nécessaire pour obtenir une distribution parfaite. Cela a mené à un riche champ de recherche et de développement pour concevoir des modèles mathématiques sophistiqués qui peuvent de manière prédictive incorporer un ingrédient en faible quantité dans une masse énorme. Le mélange et le malaxage nécessitent de l’énergie et de l’espace. Le vortex (voir Cas 1) pourrait mélanger en quelques minutes les principes actifs qui nécessitent autrement 45 minutes, augmentant le rendement potentiel avec le même équipement d’un facteur 10, en économisant de l’espace et de l’énergie grâce au seul mouvement tourbillonnant d’une forme géométriquement induite. L’oloïde, une forme géométrique mise au point par Paul Schatz au début du XXe siècle, dissout, grâce à son mouvement de rotation, l’oxygène dans l’eau en consommant jusqu’à 80 % d’énergie en moins, en faisant onduler l’interface eau/air au lieu de pomper l’air avec force dans une masse d’eau. Cependant, comme la vitesse et la distribution parfaite étaient considérées comme inversement liées, la recherche devrait se concentrer sur le changement de cette règle de base du jeu. C’est l’une des approches de l’Economie Bleue pour orienter les entreprises vers le développement durable et une meilleure rentabilité.
Angelo Mazzei a géré l’équipement de la ferme maraîchère de 10 000 acres de son oncle et a appris les rudiments de l’irrigation et de la fertilisation des cultures bien qu’il ait obtenu en 1968 un diplôme en technologie industrielle automobile de la California State University (Fresno). Il a commencé à expérimenter afin de rendre plus efficace le mélange d’un engrais liquide dans l’eau d’irrigation. Lors de la construction de l’aqueduc de Californie, l’eau d’irrigation était fournie sous pression. Cela posait un problème pour l’ajout d’engrais liquide. En 1974, il avait appliqué ses connaissances sur l’injecteur à venturi utilisé pour les échappements automobiles au mécanisme de mélange des liquides et des gaz sous pression. L’effet Venturi est un effet de jet : la vitesse de l’eau augmente lorsque la section transversale de la sortie diminue. Nous appliquons tous ce concept créé lorsque nous posons notre pouce sur un boyau d’arrosage pour augmenter la pression et la distance de pulvérisation. Alors qu’il travaillait comme vendeur pour les tracteurs John Deere, Angelo a perfectionné son système d’injection et de mélange au point qu’il a déposé avec succès son premier brevet en 1978.
L’injecteur Mazzei capte l’eau sous pression lorsqu’elle pénètre dans une entrée étroite et pousse l’eau vers la chambre d’injection. Plus la vitesse de l’eau augmente, plus la pression diminue. Pour éviter la traînée qui est typiquement générée par les tuyaux cylindriques, les tuyaux prennent idéalement une forme conique, se rapprochant du concept du tourbillon (voir les cas 1 et 68). Grâce à un orifice d’aspiration, les liquides, les fluides et les gaz peuvent être introduits et mélangés avec de l’eau sans avoir besoin de pompes. Le mélange peut ensuite être injecté sous pression dans la conduite principale. C’est ainsi que le tuyau d’échappement d’une voiture applique la logique venturi. Les gaz d’échappement sous pression du moteur à combustion entrent dans la plus grande chambre, dépressurisant, avant de s’échapper par un tuyau dans l’atmosphère. L’expérience du secteur automobile est transférée dans l’agriculture.
Le premier flux de trésorerie
La première application commerciale d’Angelo a permis de mélanger de l’eau sous pression avec des engrais liquides ou des nutriments, et d’alimenter directement le système d’irrigation. L’ajout d’air à l’eau d’irrigation, selon le même concept, a augmenté la teneur en oxygène dissous, qui agit comme un stimulant naturel de la croissance des plantes. C’est ainsi qu’une nouvelle technique d’irrigation a été inventée, résumée dans le slogan de la marque « labourer sans labourer ». Les agriculteurs se sont rendu compte qu’au lieu de labourer la terre, mélanger l’air dans l’eau d’irrigation sous pression aurait le même effet avec beaucoup moins d’énergie.
Alors qu’Angelo exploitait les premières années de sa jeune entreprise dans son garage avec son épouse Mary, la famille a créé Mazzei Injector Corporation et s’est établie sept ans plus tard à Bakersfield, en Californie. La société reste sous le contrôle de la famille et poursuit l’expansion de ses activités grâce à une croissance interne fondée sur l’accroissement de son portefeuille de brevets. En partant d’un tuyau d’échappement, en utilisant simplement les lois de la physique que chaque étudiant en génie apprend du physicien italien du XVIIIe siècle Giovanni Batista Venturi, une niche commerciale impressionnante a émergé. En fait, l’invention d’Angelo est une technologie de plate-forme qui est applicable dans des dizaines de secteurs. Le défi consiste à choisir lesquelles.
L’opportunité
Les effets de l’application de la physique offrent des résultats simples et prévisibles selon des modèles mathématiques transparents. Les innovations fondées sur cette logique sont les technologies privilégiées dans le concept de l’Economie Bleue qui mènent à de nouveaux modèles d’affaires. Mazzei a continué à fabriquer ses appareils et a adapté ses idées à des dizaines d’applications, toujours en utilisant les mêmes principes de base. Aujourd’hui, les équipements Mazzei sont vendus dans 100 pays à travers le monde. Les injecteurs Mazzei sont utilisés pour contrôler la contamination microbienne, désinfecter la transformation des aliments et contrôler les espèces envahissantes par un mélange parfait d’ozone dissous.
Dans une autre application intelligente, les injecteurs et les mélangeurs Mazzei capturent l’énergie créée par le flux d’eau et l’utilisent pour produire de l’ozone à partir de l’eau elle-même, puis la mélangent dans le même courant d’eau. Cet équipement Mazzei dégaze toutes les bulles de gaz non dissoutes. Tout est produit et consommé en un seul processus à partir de l’eau, sans jamais libérer de gaz à effet de serre dans l’atmosphère ni consommer d’électricité supplémentaire. L’utilisation de ce que vous avez (l’énergie du débit et l’oxygène pour la désinfection extrait de l’eau) est l’un des principes fondamentaux de l’Economie Bleue. Cette technologie se compare bien au système de destruction du chlore (voir le cas 42) qui est également alimenté par le flux d’eau.
A ce jour, Mazzei possède 14 brevets. Les applications de cette formule purement mathématique basée sur des formes géométriques s’étendent des systèmes de mélange pour retardateurs de feu, aspirateurs d’eau créant un vide en utilisant la pression de l’eau du robinet et des atomiseurs pour pulvériser la peinture, buses pour extincteurs, aérateurs à vin, systèmes de filtration pour aquariums, aspirateurs à air comprimé, nettoyeurs automatiques pour piscine, épurateurs à dépression, laveurs de gaz de fumée, sableurs, détendeurs pour plongée sous-marine et masque pour thérapie à oxygène. Il semble que cette technologie commence à peine à s’imposer dans notre vie quotidienne. Le groupe Mazzei s’engage à maintenir le pipeline de recherche plein de nouvelles idées et d’approches novatrices. C’est là que les entrepreneurs sont en forte demande pour exploiter cette plateforme afin de créer des solutions efficaces pour la société.