Un système multi-capteur pour protéger la santé et l'environnement
La fermeture des fenêtres peut réduire la consommation d'énergie d'un bâtiment, mais cela peut entraîner des effets nuisibles sur la santé de ceux qui y vivent et y travaillent. Ces effets sont dus à l'accumulation de produits chimiques dans les meubles, tapis, peintures et produits de nettoyage. La solution réside dans un système de ventilation économique et intelligent qui fournit automatiquement de l'air frais dans les pièces individuelles. En cas de besoin, il peut être adapté à des configurations particulières telles que des bureaux, des écoles, des hôpitaux ou des maisons particulières, et même des pièces spécifiques. Ce défi a été relevé par le projet SENSINDOOR (Nanotechnology based intelligent multi-sensor system with selective pre-concentration for indoor air quality control). Les partenaires du projet ont réussi à développer un microsystème à base de nanotechnologies pour une surveillance sélective des COV dangereux, afin de permettre une ventilation contrôlée à la demande dans les environnements intérieurs. «Ce système très sensible peut détecter dans l'air intérieur les COV dangereux, principalement le benzène, le formaldéhyde et le naphtalène, à des niveaux de concentration de quelques parties par milliard (ppb). Il est capable de les discriminer dans un contexte complexe comportant d'autres gaz organiques et inorganiques», déclare le professeur Andreas Schütze, coordinateur du projet. «Ce résultat a pu être atteint grâce à de nouvelles technologies mettant en œuvre des couches sensibles au gaz appliquées par dépôt par laser pulsé (PLD) sur deux plateformes de microcapteurs: un semi-conducteur métal oxyde et des transistors à effet de champs sensibles au gaz à base de carbure de silicium.» Ces capteurs ont été combinés à des pré-concentrateurs sélectifs basés sur des matériaux-cadres organométalliques (MOF) déposés sur de micro plaques chauffantes qui absorbent les gaz cibles. L'intégration dans un microsystème de ces nouveaux capteurs de gaz et du pré-concentrateur permet d'atteindre des niveaux sans précédent de sensibilité et de sélectivité. Si la concentration d'un ou plusieurs COV dangereux dépasse une limite spécifiée, le système de ventilation est automatiquement activé et de l'air frais est envoyé pour réduire l'exposition, assurant ainsi une bonne qualité de l'air. «La mise à l'échelle des technologies mises en œuvre, et plus particulièrement du dépôt par PLD des couches sensibles aux gaz et de la calibration des capteurs, a démontré le faible coût potentiel des systèmes développés et donc leur viabilité commerciale. Cela permettra d'installer des capteurs de qualité de l'air dans chaque pièce, afin d'assurer un contrôle complet des processus de ventilation», explique le docteur Schütze. Les chercheurs ont également collaboré avec d'autres projets dans le domaine de la métrologie. L'objectif était de répondre au besoin de standardisation en matière de mesures des COV et d'établir des normes et des indicateurs fiables pour comparer les différentes solutions de capteur. Ces normes sont essentielles aux utilisateurs ne pouvant pas vérifier les déclarations des fabricants. Elles constituent également un progrès par rapport aux autres capteurs actuellement sur le marché, qui contrôlent la qualité de l'air en surveillant le cumul de l'ensemble des COV. La technologie SENSINDOOR est quant à elle capable de faire la distinction entre les COV dangereux et inoffensifs. Selon le docteur Schütze: «Les technologies que nous avons développées pour mesurer ces gaz de façon sélective et au niveau du ppb auront aussi un impact dans les domaines de la sécurité alimentaire et de la santé, par exemple pour le diagnostic de maladies aiguës et pour le dépistage du cancer. Elles amélioreront également la sécurité dans l'industrie, où le benzène constitue une préoccupation majeure et dont les valeurs d'exposition sont en train d'être considérablement abaissées. Ces technologies ont également des applications pour la détection d'explosifs dans des espaces publics tels que les gares, les aéroports et les centres commerciaux.»SENSINDOOR contribuera ainsi à la fois à la santé et à la sécurité des citoyens de l'UE, tout en assurant un meilleur confort au domicile et sur le lieu de travail.
Mots‑clés
SENSINDOOR, qualité de l'air intérieur, détection sélective des COV, dépôt par laser pulsé, semi-conducteur métal-oxyde, transistors à effet de champ sensibles au gaz à base de carbure de silicium, cadre métallo-organique, pré concentrateur
