John Wojtowicz, le chimiste à l'origine de la science moderne des piscines

Si vous avez déjà utilisé un calculateur de piscine qui ajuste les valeurs en fonction de l’Acide CyanuriqueAcide CyanuriqueAussi appelé stabilisant ou conditionneur. Protège le chlore de la destruction par les rayons du soleil. Essentiel pour les piscines extérieures, mais trop réduit le pouvoir désinfectant du chlore., vous avez bénéficié du travail de John Wojtowicz. Si votre application corrige les lectures d’Alcalinité TotaleAlcalinité TotaleUne mesure de la capacité de votre eau à résister aux changements de pH. Pensez-y comme un tampon qui maintient votre pH stable. Mesurée en ppm. pour tenir compte du stabilisant, c’est sa formule. Si quelqu’un vous a déjà expliqué pourquoi l’Indice de SaturationIndice de SaturationUn calcul qui prédit si votre eau déposera du tartre ou dissoudra le calcium des surfaces. L’eau équilibrée a un indice proche de zéro. de l’industrie des piscines devait être mis à jour, il transmettait des recherches qu’il a publiées à la fin des années 1990.

La plupart des propriétaires de piscines n’ont jamais entendu son nom. Pourtant, la science sur laquelle ils s’appuient chaque jour remonte à des articles qu’il a rédigés après avoir pris sa retraite d’une carrière de 32 ans dans la chimie industrielle.

John A. Wojtowicz est né à Niagara Falls, dans l’État de New York, le 12 octobre 1926. À l’âge de dix ans, pendant les pires années de la Grande Dépression, il a passé plusieurs années dans un orphelinat avant d’aller vivre chez sa tante et son oncle. Il a obtenu son diplôme du Trott Vocational High School en 1945, puis un B.S. en chimie de l’Université de Buffalo et un M.A. de l’Université de Niagara.

Il a travaillé pendant onze ans comme technicien de laboratoire chez DuPont à Niagara Falls. Après deux ans dans l’armée, il a rejoint Olin Corporation comme chimiste chercheur. En 1959, Olin l’a transféré dans leur laboratoire de recherche à New Haven, Connecticut, où il a travaillé comme chimiste chercheur senior jusqu’à sa retraite en 1991.

Sa carrière chez Olin a produit 56 brevets américains et de nombreux brevets étrangers. Il a rédigé cinquante articles de revues scientifiques et écrit six chapitres pour l’Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, l’ouvrage de référence standard en chimie industrielle. Ses entrées d’encyclopédie couvraient l’Acide HypochloreuxAcide HypochloreuxLa forme active et germicide du chlore dans votre piscine. Un pH plus bas signifie que plus de votre chlore est sous cette forme efficace., les hypochlorites, les ChloraminesChloraminesComposés formés quand le chlore réagit avec l’azote de la sueur, l’urine et autres contaminants. Cause la forte « odeur de piscine » et l’irritation des yeux., les bromamines et l’acide cyanurique. Il a présenté des communications lors de réunions nationales de l’American Chemical Society. C’était, à tous égards, un chimiste industriel sérieux travaillant au plus haut niveau de son domaine.

Puis il a pris sa retraite. Et il a tourné son attention vers les piscines.

Le problème qu’il a identifié

L’industrie des piscines utilisait l’Indice de Saturation de Langelier (LSI)Indice de Saturation de LangelierUne formule qui prédit si votre eau déposera du tartre ou corrodera les surfaces. Zéro est équilibré ; positif signifie formation de tartre ; négatif signifie corrosif. depuis le début des années 1960 pour prédire si l’eau allait entartrer ou corroder. Le LSI trouve son origine dans les années 1930 avec le Dr Wilfred Langelier, professeur d’ingénierie sanitaire à l’UC Berkeley, qui l’avait développé pour les systèmes d’eau municipaux. Sa préoccupation était la corrosion des tuyaux dans des applications industrielles en circuit fermé.

L’industrie des piscines a adopté son indice et l’a adapté. L’adaptation s’est accompagnée de simplifications. Des tables de facteurs ont remplacé les calculs thermodynamiques sous-jacents, et les approximations se sont accumulées. Au moment où Wojtowicz a examiné la formule utilisée par l’industrie, elle s’était considérablement éloignée de la science originale.

Il a trouvé plusieurs problèmes. Les facteurs de température dans les tables publiées avaient été mal calculés puis copiés dans tous les manuels d’exploitation des piscines. La formule utilisait une constante pour les solides dissous totauxTDSTotal des Solides Dissous. Tout ce qui est dissous dans votre eau, incluant les minéraux, les produits chimiques et les sels. Un TDS élevé peut rendre l’eau « lourde » et réduire l’efficacité chimique. qui supposait 500 ppmppmL’unité standard pour mesurer les concentrations chimiques dans l’eau de piscine. 1 ppm équivaut approximativement à 1 goutte dans 50 litres., ce qui la rendait peu fiable pour les piscines au sel. Plus significativement encore, elle traitait l’alcalinité totale comme si elle était identique à l’Alcalinité CarbonateAlcalinité CarbonateLa portion de l’alcalinité totale qui affecte réellement l’équilibre de l’eau. Dans les piscines stabilisées, soustrayez environ un tiers de votre CYA de l’alcalinité totale pour obtenir ce nombre..

Dans les piscines utilisant de l’acide cyanurique (CYACYAAbréviation d’Acide Cyanurique. Aussi appelé stabilisant ou conditionneur. Protège le chlore de la dégradation UV dans les piscines extérieures.) comme StabilisantStabilisantUn autre nom pour l’acide cyanurique (CYA). Protège le chlore de la destruction par les rayons du soleil. Parfois appelé conditionneur., ce dernier point comptait énormément. L’acide cyanurique s’ionise dans l’eau pour former du CyanurateCyanurateLa forme que prend l’acide cyanurique quand il se dissout dans l’eau. Se lie au chlore, le protégeant des rayons du soleil mais ralentissant sa vitesse de désinfection., qui est alcalin. Lorsque vous mesurez l’alcalinité totale avec un kit de test standard, vous mesurez à la fois l’alcalinité carbonate et l’alcalinité cyanurate combinées. L’indice de saturation ne s’intéresse qu’à l’alcalinité carbonate, car c’est elle qui détermine la solubilité du carbonate de calcium. Utiliser le mauvais nombre signifie que votre calcul d’indice est faux, parfois de manière significative.

Wojtowicz a élaboré la correction. Au pH typique d’une piscine, environ un tiers de votre concentration d’acide cyanurique doit être soustrait de votre lecture d’alcalinité totale pour obtenir l’alcalinité carbonate. À pH 7,4 avec 100 ppm de CYA, une lecture d’alcalinité totale de 100 ppm représente en réalité une alcalinité carbonate d’environ 69 ppm. La différence compte. Une eau qui semble équilibrée sur le papier pourrait en réalité être corrosive.

Les publications

Entre 1995 et le début des années 2000, Wojtowicz a publié abondamment dans le Journal of the Swimming Pool and Spa Industry. Sa productivité était remarquable pour quelqu’un à la retraite. Une série en neuf parties sur l’équilibre de l’eau des piscines a reconstruit l’indice de saturation à partir des principes fondamentaux. Il a documenté la correction de l’alcalinité cyanurate avec des expériences en laboratoire et des tests sur le terrain. Il a écrit sur la chimie des tampons, le potentiel de précipitation du carbonate de calcium, la perte de dioxyde de carbone, et la base thermodynamique sous-jacente à tout cela.

Les articles sont denses. Ils contiennent des dérivations, des constantes d’équilibre, des fractions d’ionisation et des coefficients d’activité. Ils citent les travaux de Plummer et Busenberg de 1982 sur la solubilité de la calcite, la thèse de Harvard d’O’Brien de 1972 sur les isocyanurates chlorés, et la littérature primaire remontant à plusieurs décennies. C’était de la science évaluée par les pairs appliquée à une industrie qui fonctionnait jusque-là selon des règles empiriques.

Il a également rédigé des articles pratiques. Des études comparatives des désinfectants et des systèmes de désinfection. Des résumés d’informations sur les produits. Des guides de dosage pour les ajustements chimiques. Des températures de stockage et d’expédition sûres pour les produits chimiques de piscine. Le travail théorique soutenait l’application pratique.

Son article sur l’applicabilité de l’Indice de Saturation de Langelier aux piscines abordait directement la question de savoir si un indice conçu pour des tuyaux fermés avait même un sens pour des bassins d’eau ouverts. Certains soutenaient que non. Le Dr Thomas, successeur de Langelier à UC Berkeley, avait été cité comme disant que l’indice « n’a aucune signification pour les bassins d’eau ouverts ». Wojtowicz a montré expérimentalement qu’un indice de saturation correctement calculé était en effet applicable aux piscines, à condition d’utiliser la bonne formule avec les corrections appropriées.

Pourquoi cela compte aujourd’hui

Toute ressource sérieuse sur la chimie des piscines cite aujourd’hui Wojtowicz. Les associations professionnelles de l’industrie font référence à son équation révisée de l’indice de saturation. Les fabricants de kits de test reconnaissent ses contributions à la compréhension de la chimie de l’eau de piscine. Ses articles constituent le fondement sur lequel repose la science moderne des piscines.

Quand vous utilisez une application moderne de piscine qui vous donne un CSICSIAbréviation d’Indice de Saturation de Calcite. Un indice de saturation plus précis que le LSI, basé sur la thermochimie réelle du carbonate de calcium. ou un LSI corrigé, la science sous-jacente remonte à ses publications. Quand quelqu’un explique que l’acide cyanurique affecte votre lecture d’alcalinité, il transmet ses recherches. Quand une publication de forum démonte des conseils obsolètes de magasin de piscine en utilisant de la vraie chimie, cette chimie vient souvent de son travail.

Le moteur chimique de PoolFu

Le moteur chimique de PoolFu est construit sur les recherches fondamentales de Wojtowicz. Son équation corrigée de l’indice de saturation, son travail sur l’ajustement de l’alcalinité carbonate pour l’acide cyanurique, et ses calculs dépendant de la température informent tous la façon dont l’application évalue votre eau.

Quand PoolFu calcule votre équilibre de l’eau, il utilise une science qui remonte directement à ses articles. L’application n’applique pas simplement des plages statiques tirées d’un tableau obsolète, elle met en œuvre les relations thermodynamiques qu’il a documentées, adaptant les objectifs en fonction de votre température d’eau et de votre chimie réelles.

C’est ce qu’il a passé sa retraite à construire : un fondement scientifique suffisamment rigoureux pour qu’un logiciel puisse l’implémenter correctement. Ce fondement fonctionne maintenant dans les téléphones de propriétaires de piscines qui n’ont jamais lu un article de chimie mais bénéficient de son travail chaque fois qu’ils testent leur eau.

La question du blocage du chlore

Les articles de Wojtowicz fournissent également des arguments contre les mythes persistants. La notion de « blocage du chlore »Blocage du ChloreUn mythe. L’idée qu’un CYA élevé arrête complètement le fonctionnement du chlore. En réalité, un CYA élevé nécessite simplement des niveaux de chlore proportionnellement plus élevés. Rien n’est « bloqué »., l’idée qu’un acide cyanurique élevé rend le chlore complètement inefficace, circule dans l’industrie des piscines depuis des décennies. Elle trouve son origine dans des études de laboratoire des années 1960 qui montraient que l’acide cyanurique ralentissait le temps de destruction des bactéries par le chlore.

Les études étaient réelles. Anderson en 1965 et Fitzgerald et DerVartanian en 1969 ont documenté que le CYA réduisait la vitesse bactéricide dans des conditions contrôlées. Anderson lui-même avait averti que ses résultats provenaient de conditions de laboratoire et devaient être utilisés avec prudence s’ils étaient étendus à l’exploitation réelle des piscines. Des études de terrain menées par d’autres chercheurs ont montré que dans de vraies piscines, avec de vraies charges organiques et des composés azotés présents, la relation était plus complexe. Le chlore des piscines stabilisées pouvait en fait s’avérer plus efficace que celui des piscines non stabilisées dans certaines conditions.

Les articles de Wojtowicz sur la chimie du chlore, l’équilibre des isocyanurates chlorés, et l’interaction entre le CYA et le chlore disponible fournissent le fondement scientifique pour comprendre ce qui se passe réellement. Un CYA plus élevé nécessite effectivement un Chlore LibreChlore LibreLe chlore disponible pour désinfecter votre piscine maintenant. C’est ce qui tue les bactéries et les algues. Différent du chlore combiné, qui a déjà réagi avec les contaminants. proportionnellement plus élevé pour maintenir le même pouvoir désinfectant. La relation est bien définie et calculable. L’idée que le chlore devient complètement « bloqué » à un certain seuil est une mauvaise interprétation de la science.

Une vie dans la chimie

Wojtowicz est décédé le 19 mai 2020, à 93 ans. Il avait passé sa retraite en Arizona, où il participait aux World Senior Games en Utah et aux Arizona Senior Olympics. Il était fan de football américain de Notre Dame. Il a laissé trois enfants, sept petits-enfants et trois arrière-petites-filles.

Sa nécrologie dans le Hartford Courant mentionnait ses brevets, ses chapitres d’encyclopédie, ses articles de revue et son livre, The Chemistry and Treatment of Swimming Pool and Spa Water. Elle mentionnait son travail de consultant et son rôle de témoin expert dans des affaires de responsabilité des produits chimiques. Elle notait qu’il avait commencé son éducation après avoir survécu à l’enfance dans un orphelinat de l’ère de la Dépression.

L’industrie des piscines à laquelle il a tant contribué après sa retraite le mentionne rarement par son nom. Ses articles sont cités dans des documents techniques et des notes de bas de page de wiki. Ses formules fonctionnent silencieusement à l’intérieur des calculateurs. Ses corrections sont appliquées automatiquement par des applications qui n’expliquent jamais d’où viennent les mathématiques.

C’est souvent ainsi que fonctionne la science. La personne qui a fait la recherche fondamentale s’efface en arrière-plan tandis que les applications pratiques se répandent partout. Mais pour ceux qui veulent comprendre la chimie des piscines à un niveau plus profond, qui veulent savoir pourquoi on ajuste l’alcalinité pour le CYA ou pourquoi l’indice de saturation compte, les articles de Wojtowicz restent la source primaire.

Ils sont librement accessibles. Les archives du Journal of the Swimming Pool and Spa Industry sont hébergées sur poolhelp.com. Quiconque est assez curieux pour les lire trouvera une science rigoureuse, clairement documentée, applicable aux problèmes que les propriétaires de piscines rencontrent chaque jour.

La plupart des propriétaires de piscines ne liront jamais ses articles. Ils utiliseront des applications et des calculateurs qui intègrent son travail sans attribution. Ils suivront des conseils qui remontent à ses recherches sans le savoir. Et leurs piscines seront mieux entretenues parce qu’un chimiste industriel à la retraite a décidé d’appliquer une science sérieuse à un domaine qui en avait besoin.