RECHERCHE & DEVELOPPEMENT

L’expertise d’EcoLogicSense porte sur la réalisation de capteur de gaz chimique pour la mesure en temps réel la qualité de l’air, (Figure 1)

 

De nos jours, les systèmes de détection de gaz doivent répondre à des critères de compacité, de haute sensibilité, de rapidité et de communication sans fil. Les technologies permettant la conception d’un capteur de gaz de dimensions réduites sont nombreuses. On peut lister les technologies électrochimiques, optiques et acoustiques. Cependant, certaines d’entre elles ne pourront être utilisées pour les applications ou la recherche de la contamination à l’état d’ultra trace (ppbv) est primordiale.

Figure 1, Représentation schématique des fonctions principales d'un capteur chimique communicant

 

La sensibilité

De ce fait, les développements de notre R&D sont basés sur une technologie avancée, la technologie acoustique. Plus particulièrement les structures à onde de surface nommés SAW (Surface Acoustic Wave) Figure 2 ; et à onde de volume, nommés BAW (Bulk Acoustic Wave). Les performances de cette technologie sont à l’état de l’art des dispositifs de détection de gaz que ce soit en mesure total ou sélective avec des sensibilités de l’ordre du ng / cm². De plus cette technologie a l’avantage d’être peut consommatrice d’énergie, ce qui est une caractéristique importance lors de la mise en réseau des capteurs.


Principal partenaire académique :

FEMTO-ST : UMR 6174 CNRS
Département Temps-Fréquence        


La Sélectivité

 

La sélectivité est l’aptitude d’un film à séparer les constituants d’un mélange gazeux. Dans le cas d’un mélange idéal (gaz A et B), la sélectivité αA/B est définie par le rapport des perméabilités Pe(A) et Pe(B).


Les mécanismes de sélectivité :

Physisorption :

-          Liaisons faibles, forces de Van der Waals

-          Réaction réversible

-          L’équilibre obtenu lorsque les vitesses d’évaporation et de condensation sont égales


Chimisorption:

-          Liaisons fortes

-          Réaction irréversible (ou difficilement réversible) et engendre une couche monomoléculaire

 

EcoLogicSense s’est orienté sur plusieurs choix possible pour obtenir de la sélectivité

Ø  Utilisation des MIP

Ø  Utilisation des CNT

 

Les carbones NanoTubes (CNT)

Les principaux avantages de l’utilisation de nanotubes de carbone sont vis-à-vis des polymères :

Ø  Rapport surface de détection/volume

Ø  Sélectivité par encombrement stérique, phys. ou chimie sorption

Ø  Dispositifs très rapides en réponse (phénomène de détection basé sur le transfert de charge)

Ø  Possibilité de travailler à température ambiante (consommation énergétique réduite)

 

 

Exemple de croissance de CNT

Diamètre: 1.2 nm, longueur de 1 à 5 mm, densité de 3 à 10 SWNTs par mm²


Les « molecular Imprinted Polymer » (MIP)

Ø  Les MIPs peuvent reconnaître d’une molécule voire une famille de molécules analogues, au sein d’un mélange complexe

Ø  La reconnaissance moléculaire est fondée sur la présence de cavités développant une complémentarité spatiale et fonctionnelle de la molécule recherchée

 

La qualité des empreintes dépend de la force des interactions existant entre la molécule empreinte et le monomère. Trois principales voies de synthèse sont répertoriées :

-          Approche covalente (Liaison forte)


-          Approche semi covalente (Liaison forte)

 

-          Approche non covalente

 

Principaux partenaires académiques :

Ecole polytechnique : UMR 7647 CNRS
Laboratoire de Physiques des Interfaces et Couches Mince

Université de Technologie Compiègne : UMR 6022CNRS



 




La chimie atmosphérique

Dans un aide mémoire relatif à la santé et à la qualité de l’air extérieur et intérieur publié en août 2008, l’OMS atteste que « La pollution de l’air représente un risque environnemental majeur pour la santé et l’on estime qu’à l’échelle mondiale, elle est à l’origine d’environ deux millions de décès prématurés par an.

L’exposition aux polluants aériens échappe en grande partie au contrôle individuel et nécessite que les autorités publiques prennent des mesures aux niveaux régional, national et même international. Face à des alertes à la pollution de plus en plus fréquentes dans certaines régions de France, le Ministère de l’Ecologie a lancé un « Plan Particules » dans le cadre de la loi Grenelle du 3 août 2009. Le plan d’actions prévoit un certain nombre de mesures à adopter dans les secteurs industriel, agricole, résidentiel, ainsi que dans les transports ou encore le tertiaire. La réduction des émissions de polluants nécessite des changements de comportements et doit s’opérer à tous les niveaux de  la société.

ECOLOGICSENSE se propose de répondre à cet enjeu environnemental mondial.



 

ECOLOGICSENSE créé des réseaux d’informations environnementales aujourd’hui nécessaires pour adopter des démarches durables à chaque échelon de la société.

A terme, ces outils constitueront une aide à la prise de décision, puisqu’ils permettront à l’homme d’anticiper les périodes de forte pollution en agissant par prévention et non par constat.

De plus, le déploiement d’une concentration importante de capteurs dans les zones les plus polluées, permettra l’identification des sources émettrices et facilitera la mise en place d’actions correctives pertinentes afin de réduire efficacement les émissions.

 

Principal partenaire académique :

Université Aix Marseille UMR 6264 CNRS
Équipe Instrumentation et Réactivité Atmosphérique




 

 

Le service R&D d’EcoLogicSense aborde les problématiques de surveillance de la qualité de l’air appliquée aux besoins de ses clients dans les domaines ci-dessous :

1.       Surveillance des environnements maîtrisés (salles blanches, salles propres,…) ;

2.       Surveillance des environnements intérieurs (bâtiments, maisons,….) ;

3.       Surveillance des environnements extérieurs (urbains, industriels,…).