Les moulins à eau de Barbegal dans le sud de la France sont un complexe unique datant du IIe siècle après JC. La construction et ses 16 roues hydrauliques représentent la première tentative en Europe de construire un complexe de machines à l'échelle industrielle. Le complexe a été créé lorsque l'Empire romain était au sommet de sa puissance. Cependant, on sait peu de choses sur les avancées technologiques, notamment dans le domaine de l'hydraulique et de la diffusion des connaissances à l'époque. Une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Cees Passchier de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) a maintenant acquis de nouvelles connaissances sur la construction et le principe de l'approvisionnement en eau des moulins de Barbegal. Les résultats de la recherche ont été publiés dans Rapports scientifiques .

Les moulins à eau ont été l'une des premières sources d'énergie qui ne dépendait pas de la force musculaire des humains ou des animaux. Dans l'Empire romain, la production hydraulique était utilisée pour fabriquer de la farine et couper de la pierre et du bois. L'un des premiers complexes industriels de l'histoire européenne, les moulins à eau de Barbegal sont un exemple remarquable du développement de l'époque. Le complexe du moulin se composait de 16 roues hydrauliques disposées en parallèle de huit roues chacune, séparés par des bâtiments centraux et alimentés par un aqueduc. Les parties supérieures du complexe ont été détruites et aucune trace des structures en bois n'a été conservée, c'est pourquoi le type de roues de moulin et leur fonctionnement sont restés longtemps un mystère.

Cependant, les dépôts de carbonate qui s'étaient formés à partir de l'écoulement de l'eau sur les éléments en bois sont restés. Ceux-ci ont été conservés au musée archéologique d'Arles et n'ont été examinés en détail que récemment. Les chercheurs ont trouvé une empreinte d'un inhabituel, canal en forme de coude qui devait faire partie de la construction du moulin.

"Nous avons combiné des mesures des bassins d'eau avec des calculs hydrauliques et avons pu montrer que le canal auquel appartenait cette pièce en forme de coude alimentait très probablement en eau les roues du moulin dans les bassins inférieurs du complexe, " a déclaré le professeur Cees Passchier. " La forme de ce canal était inconnue des autres moulins à eau, soit de l'époque romaine ou plus récente. Nous étions donc perplexes quant à la raison pour laquelle le canal a été conçu de cette façon et à quoi il a été utilisé. »

Un canal coudé comme une adaptation unique pour les moulins de Barbegal

A première vue, l'équipe considérait un tel canal inutile et même désavantageux, car il raccourcit la hauteur à partir de laquelle l'eau tombe sur la roue du moulin. "Toutefois, nos calculs montrent que le canal de forme étrange est une adaptation unique pour les moulins de Barbegal, " explique Passchier. La répartition des dépôts de carbonate dans le canal coudé montre qu'il était légèrement incliné vers l'arrière contre le sens du courant. Cela a créé un débit maximal dans le premier, jambe raide du canal, et en même temps, le jet d'eau vers la roue du moulin a obtenu l'angle et la vitesse corrects. Dans le système complexe du moulin, avec de petits bassins d'eau, cette solution unique était plus efficace qu'un traditionnel, canal d'eau rectiligne. "Cela nous montre l'ingéniosité des ingénieurs romains qui ont construit le complexe, " dit Passchier.

"Une autre découverte fut que le bois du canal était probablement coupé avec une mécanique, scie à eau, qui est peut-être la première scie à bois mécanique documentée - encore une fois, preuve d'une activité industrielle dans les temps anciens." La recherche a été menée par une équipe multidisciplinaire d'experts en géologie, géochimie, hydraulique, dendrochronologie et archéologie.

Les dépôts carbonatés qui se sont formés sur les anciennes structures hydrauliques sont un outil important pour les chercheurs pour les reconstitutions archéologiques. Dans un projet antérieur, l'équipe dirigée par le professeur Cees Passchier a pu montrer que la farine des moulins de Barbegal servait probablement à fabriquer des biscuits de navire. "Les gisements de carbonate nous donnent un aperçu extrêmement passionnant des compétences des techniciens romains à une époque qui peut être considérée comme le prédécesseur direct de notre civilisation, " ajouta Passchier, professeur de physique tectonique et de géologie structurale au JGU Institute of Geosciences de 1993 à 2019, maintenant professeur de recherche principal en géoarchéologie.