Abonnez-vous Identifiez-vous

Identifiez-vous

Vos codes d'accès sont erronés, Veuillez les saisir à nouveau. Mot de passe oublié ?

Tous capteurs

Publié le

Avec des capteurs toujours plus petits, smartphones et objets connectés contribuent désormais à la surveillance de l’atmosphère.

Tous capteurs

Ça ne s’arrange pas. Selon l’évaluation 2016 de l’agence nationale Santé publique France, la pollution par les particules fines est responsable de 48 000 décès par an, contre 40 000 selon une étude datant de 2000. Or l’évaluation de l’impact des particules fines est représentative de la pollution en général (particules, ozone et autres gaz). À défaut de trouver une parade immédiate, une première étape est de surveiller précisément, dans l’espace et dans le temps, l’évolution de la qualité de l’air que nous respirons. Des mesures sont réalisées dans les grandes agglomérations – notamment par les 70 stations d’Airparif. Mais des chercheurs et des start-up proposent d’aller plus loin grâce à des réseaux de capteurs de plus en plus miniatures et mobiles.

Quand les smartphones seront équipés de microcapteurs de polluants, chaque citoyen pourra participer à une mesure collective de la qualité de l’air et contribuer ainsi à la surveillance de l’atmosphère qui règne dans les grandes villes. Tout en disposant d’un instrument personnel pour décider de son mode de transport ou du parcours de jogging qu’il s’apprête à faire. Avec de petits boîtiers connectables à un smartphone via une application, plusieurs expérimentations de mesures collectives ont déjà été mises en place pour mesurer la concentration en particules, mais aussi détecter la présence d’oxydes d’azote (NOx), de monoxyde de carbone (CO), d’ozone (O3)… Par exemple dans le cadre du projet européen Citi-Sense, à Vienne, Belgrade, Barcelone, Édimbourg, Oslo… ou aux États-Unis (Aircasting, à New York). La start-up française Plume Labs, qui s’est illustrée récemment en lâchant sur Londres douze pigeons équipés de GPS et de capteurs de pollution miniatures, va récidiver prochainement, cette fois avec une centaine de volontaires (au sol), toujours à Londres, en collaboration avec l’Imperial college.

Un indice de qualité très localisé

L’Institut national de recherche en informatique et en automatique (Inria), qui développe des logiciels de mesure participative de pollution, et Numtech, un spécialiste français de la prévision de la qualité de l’air, ont créé ensemble la start-up Ambiciti, qui développe une application de suivi de la pollution à partir de plusieurs sources. « L’idée est d’améliorer la prévision par simulation grâce aux observations fournies par les capteurs afin de fournir à chacun un indice de qualité de l’air très localisé, au niveau d’une rue », explique Vivien Mallet, qui travaille à l’Inria sur le couplage entre données de mesures et simulation numérique. L’équipe de l’Inria a d’abord testé sa plate-forme de mesure collective sur un autre type de pollution des grandes villes – le bruit – grâce au capteur présent dans tout smartphone, le microphone. L’extension à la pollution de l’air se fait assez naturellement, puisque les difficultés, au moins pour le traitement des données, sont identiques. Les chercheurs ont mis au point des algorithmes qui permettent d’attribuer des poids différents aux diverses mesures en fonction du niveau de confiance qu’on leur accorde. Toutes ces expérimentations, pour se déployer à grande échelle, s’appuieront sur des capteurs de gaz et de particules intégrés dans le mobile, en gestation dans des laboratoires et des start-up.

Transmission des technologies aux entreprises

Des prototypes de détecteurs de particules sur smartphone ont été créés, par exemple à l’Institut de technologie de Karlsruhe en Allemagne. Les microcapteurs de gaz sont une spécialité du laboratoire IM2NP (université d’Aix-Marseille, CNRS). Une couche mince d’oxyde métallique (tungstène, étain, zinc, cuivre…) est déposée sur un support de silicium de 4?millimètres carrés. Lorsqu’elles entrent en contact avec cette surface, les molécules de gaz en transforment les propriétés électriques. Cette modification est détectée et interprétée pour signaler la présence du gaz dans l’atmosphère. « Ces dispositifs sont très sensibles, mais peu sélectifs. Pour identifier un gaz, on utilise plusieurs capteurs, et surtout un traitement du signal qui permet de reconnaître le gaz recherché dans un mélange », explique Khalifa Aguir, qui dirige l’équipe microcapteurs de l’IM2NP. En réduisant l’épaisseur de la couche sensible et la température de fonctionnement du capteur, les chercheurs améliorent sa sensibilité, mais aussi sa stabilité et sa durée de vie. Les technologies sont ensuite transférées à des entreprises souhaitant se placer sur les marchés émergents des détecteurs personnels de pollution. Ainsi la PME Nanoz a-t-elle fait développer par le laboratoire, soutenue par la Satt Sud Est, trois capteurs spécifiques pour la détection de l’ozone, du monoxyde de carbone et de fumées – les deux derniers étant destinés à la surveillance de l’air intérieur des bâtiments. « Notre première étape est de commercialiser des détecteurs de CO miniatures », indique Thibaud Sellam, le dirigeant de Nanoz, qui vise ensuite, pour mesurer l’ozone, l’équipement des smartphones, des bracelets connectés… La PME négocie un accord avec un fabricant en France pour démarrer prochainement la production.

EcologicSense, une autre PME axée sur la mesure de la qualité de l’air, a acquis une licence d’exploitation de technologies issues du même laboratoire afin de mettre au point des capteurs de COV (composés organiques volatiles). L’entreprise compte achever en 2017 le développement de trois capteurs spécifiques de certaines molécules de gaz et a pour objectif la surveillance de la qualité de l’air intérieur. « Dans un premier temps, ce sont les bâtiments professionnels qui seront concernés, notamment les établissements recevant du public, précise Pascal Kaluzny, le président d’EcologicSense. Une utilisation étendue au grand public dépendra de la capacité à fabriquer des grandes quantités de capteurs à très faible coût. » Et de la prolifération des objets nomades connectés, dont nous devrions bientôt ne plus pouvoir nous passer. ??

Des solutions pour…

Améliorer la précision des données disponibles sur la pollution de l’air dans les villes

Fournir à chacun les moyens de surveiller la qualité de l’air qu’il respire

Des stations de mesure aux microcapteurs dans les smartphones


stations fixes pour contrôle permanent

Dans les grandes agglomérations, des réseaux de stations mesurent les principaux polluants (dioxyde d’azote, ozone, particules…). À Paris et dans sa banlieue, les 70 stations d’Airparif [photo] effectuent des mesures tous les quarts d’heure. Ces données sont transmises à un ordinateur central pour calculer l’indice de la qualité de l’air, établir des cartes, des moyennes, des prévisions… Certains polluants sont mesurés ponctuellement par échantillonnage et analyse en laboratoire.

capteurs mobiles pour surveillance locale

Moins chers, plus nombreux, mobiles… Une nouvelle génération d’équipements de surveillance de la qualité de l’air va permettre d’affiner les mesures dans les grandes villes. L’agence gouvernementale américaine EPA (Environmental protection agency) mène un programme de développement et de tests de capteurs à bas coût (ici, une voiture équipée d’un capteur de la société californienne Aclima). Avec des stations plus compactes et moins chères, un réseau dense de capteurs pourrait être déployé dans les mégapoles en Inde ou en Chine.

Capteurs de poche pour vigilance citoyenne

Transformer chaque citoyen volontaire en capteur de la qualité de l’air, c’est l’idée de plusieurs projets collectifs, au moyen d’un capteur portatif et d’une application de collecte des données pour smartphone. AirCasting, aux États-Unis, s’appuie notamment sur le capteur AirBeam [photo], qui communique avec le smartphone via Bluetooth. D’autres réseaux de volontaires ont été recrutés en Europe (Citi-Sense) et de nouvelles expérimentations sont annoncées en Californie, avec l’Inria, et à Londres, avec la start-up Plume Labs.

microcapteurs pour objets connectés

Des microcapteurs sur une puce de quelques millimètres carrés sont capables d’identifier les principaux polluants de l’air. Ils reposent sur une couche d’oxyde métallique sensible au gaz et sur un traitement de données qui permet la détection sélective du gaz recherché. Ces capteurs miniatures (ici, issus du laboratoire IM2NP), pourront être placés dans des smartphones ou des objets usuels connectés, fournissant à chacun un moyen de surveiller l’air qu’il respire et de prendre des décisions en conséquence.

Quans les chercheurs poussent la porte


Des bâtiments sans pertes d’énergie, on sait faire.Mais comment concilier la performance énergétique avec le renouvellement et la qualité de l’air intérieur ? C’est l’une des thématiques privilégiées du 4ev lab, un laboratoire commun lancé cette année par EDF, l’université de La Rochelle et le CNRS. À l’échelle d’une cellule de moins de 1 m3, d’une chambre climatique représentative d’une pièce, puis d’une maison test à l’échelle 1, le labo 4ev va étudier différents scénarios de ventilation et mesurer leur effet sur les polluants, les gaz et les particules d’origine intérieure ou extérieure. Dans le même but, les chercheurs s’efforceront de coupler différents modèles de simulation (thermique, aéraulique, émission de polluants par les matériaux…), aujourd’hui distincts. Le 4ev lab veut monter des projets collaboratifs, notammentavec des industriels. ??

Réagir à cet article

Créez votre compte L’Usine Connect

Fermer
L'Usine Connect

Votre entreprise dispose d’un contrat
L’Usine Connect qui vous permet d’accéder librement à tous les contenus de L’Usine Nouvelle depuis ce poste et depuis l’extérieur.

Pour activer votre abonnement vous devez créer un compte

Créer votre Compte
Suivez-nous Suivre Usine Nouvelle sur Facebook Suivre Usine Nouvelle sur Twitter RSS Usine Nouvelle