LabCom - V2 - Laboratoires communs organismes de recherche publics – PME/ETI - Vague 2

Laboratoire Intelligent de surveillance de l'Air – IAM-Lab

Résumé de soumission

En 2014, une enquête de l’INSEE montrait que la qualité de l’air était la principale préoccupation des Français, devant le changement climatique or la surveillance des polluants réglementés montre que les valeurs limites ne sont pas toujours respectées pour plusieurs polluants réglementés de l’air extérieur. Cependant, la qualité de l’air ne se limite pas à la pollution atmosphérique puisque nous passons 85 % de notre temps dans des environnements clos, et la qualité de l’air intérieur a un véritable impact sur notre santé.

Mieux comprendre les sources d’émission, identifier des zones à concentrations excessives, entreprendre des actions ciblées et efficaces de remédiation impliquent de renseigner l’évolution spatio-temporelle des concentrations d’espèces clé. Les capteurs électroniques dédiés à la qualité de l’air peuvent relever ce challenge mais ils nécessitent d’améliorer leurs performances (limites de détection, sélectivité, stabilité, …).

Fort de ces constats, l’objectif du Laboratoire Commun IAM-Lab, entre IMT Lille Douai et Groupe TERA, est de développer des capteurs permettant une mesure en temps réel de plusieurs polluants de l’air avec des performances adaptées aux concentrations des différents environnements et marchés d’intérêt, en s’appuyant sur une technologie en rupture avec celles disponibles sur le marché. Cette ambition nécessite la réunion de compétences pluridisciplinaires en mesures qualifiées des polluants de l’air, en développement et mise en œuvre de surfaces sensibles de haute technicité, en élaboration d’algorithmes intelligents d’analyse des signaux et en traitement de données.

Les travaux du laboratoire commun débuteront par deux espèces cibles :
• l’ammoniac (NH3) : espèce clé dans l’industrie micro-électronique puisque pour certaines zones, la qualité de la production dépend de sa concentration dans l’air mais aussi espèce d’intérêt dans le domaine agricole (secteur à forte émission). De plus, il présente un enjeu sociétal en termes de nuisances olfactives sur les populations riveraines des sites d’émission et un enjeu en surveillance de l’air extérieur étant donné son rôle dans la formation d’aérosols;
• le formaldéhyde (HCHO) : espèce cancérigène avérée et polluant ubiquiste en air intérieur.

Le programme scientifique, technique et d’innovation est bâti sur deux piliers complémentaires avec des objectifs scientifiques et technologiques clairement identifiés :
• un pilier centré sur l’élaboration de « surfaces sensibles » avec pour objectif de formuler et développer des matériaux à base de polymères conducteurs. Ces matériaux ont déjà démontré leur capacité à répondre aux deux polluants cibles mais il reste à améliorer leurs performances métrologiques (e.g. optimisation de la sélectivité, diminution des limites de détection et limitation des phénomènes de vieillissement) pour élargir leur spectre d’utilisation.
• Un pilier, plus technologique, centré sur les « capteurs », intégrant les différentes surfaces sensibles développées. Ceci implique le développement d’algorithmes de traitement du signal permettant une détection spécifique des espèces cibles et une gestion des dérives éventuelles à partir des signaux collectés par un système mono ou multi-surfaces sensibles. Sur le plan technologique, il s’agira i) de développer un système polyvalent permettant l’implémentation des capteurs développés sur tous types de plateformes en adéquation avec les besoins des différents intégrateurs et de concevoir ii) une circuiterie électronique optimale en termes de prise en charge des prétraitements embarqués et iii) une fluidique intégrant des matériaux de fabrication assurant le meilleur compromis entre tenue mécanique, résistance au temps et absence d’interférence avec la mesure. La conception des capteurs devra également privilégier l’utilisation de solvants non-toxiques pour faciliter la mise en forme des surfaces et ainsi faciliter le passage à l’étape d’industrialisation de la production.

Coordinateur du projet

Madame Nadine LOCOGE (Centre d'Enseignement de Recherche et d'Innovation Energie Environnement)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Groupe TERA
CERI EE Centre d'Enseignement de Recherche et d'Innovation Energie Environnement

Aide de l'ANR 362 962 euros
Début et durée du projet scientifique : avril 2021 - 54 Mois

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