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De nouveaux outils améliorent la qualité de l’air en cabine et offrent une protection contre les polluants organiques et les niveaux d’ozone

La qualité de l’air ne constitue pas seulement une inquiétude en matière d’environnement extérieur, elle est tout aussi importante dans les environnements intérieurs — chez soi, dans une voiture ou dans un avion. Des chercheurs financés par l’UE ont mis au point de nouveaux outils pour remédier au problème naissant de la pollution atmosphérique dans les cabines des aéronefs.

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Le projet MACAO, financé par l’UE, a présenté des microanalyseurs efficaces et précis pour détecter et analyser la circulation de différents polluants gazeux générés dans les cabines des aéronefs ou découlant des systèmes de climatisation. Ces nouveaux outils permettent de surveiller les composés organiques volatils (COV) et les concentrations d’ozone nocifs à une vitesse sans précédent, dont des espèces qui n’ont jamais été détectées auparavant.

La cabine d’un aéronef: Un laboratoire chimique de variétés

Une cabine d’aéronef peut notamment se transformer en coin bar‑détente, en lieu de restauration, en salle de cinéma ou en boutique franche, mais elle peut aussi être un espace de cocktail cumulatif de gaz polluants. L’air flottant à l’intérieur d’un avion se compose d’une combinaison de l’air recyclé dans la cabine avec l’air extérieur compressé par les moteurs de l’aéronef. Les COV, et l’ozone en particulier, peuvent également se frayer un chemin jusqu’à la cabine, lorsque l’aéronef vole en altitude près de la couche d’ozone. Les sous‑produits indésirables de la combustion des moteurs, tels que les oxydes d’azote, peuvent également polluer l’air la cabine, tandis que d’autres produits nocifs émanent de la cabine elle-même — l’éthanol contenu dans les boissons alcoolisées peut s’évaporer et le mobilier intérieur peut libérer du formaldéhyde. Tous ces gaz polluants laissent place à des inquiétudes pour la santé et le confort des passagers et de l’équipage. Un lien a été établi entre une exposition prolongée à des niveaux élevés d’ozone et de COV et les céphalées et les problèmes respiratoires et cardiovasculaires.

Une analyse rapide et à haute sensibilité

MACAO entendait fournir une solution à ces problèmes. Le projet a développé deux instruments d’analyse fondés sur les dispositifs microfluidiques pour mesurer les concentrations des polluants atmosphériques majeurs dans les avions. Un microanalyseur mesure les concentrations de différents COV, tandis que l’autre mesure les concentrations d’ozone. Les progrès techniques accomplis avec le microanalyseur des COV étaient excellents. Un analyseur de benzène équipé d’une nouvelle unité de préconcentration a été développé avec succès et validé en conditions de laboratoire, démontrant ainsi la capacité du prototype à absorber et à désorber les espèces organiques ciblées. «Cet instrument breveté est parvenu à détecter les concentrations de COV de 60 parties par million avec un échantillon de seulement 20 ml d’air», note Stéphane Le Calvé, coordinateur du projet MACAO et directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS). Avec une limite de détection de 3,6 picogrammes, ce nouveau dispositif est environ 40 à 260 fois plus sensible que les instruments de pointe portatifs et miniaturisés (avec des limites de détection de l’ordre de 140 à 940 picogrammes). La rapidité des temps de prélèvement et d’analyse incarne l’un des avantages de ces technologies nouvellement développées. «Ces dispositifs raccourcissent le temps de prélèvement à environ quatre minutes avant l’analyse, qui dure dix minutes, car il ne nécessitent qu’un petit prélèvement d’échantillons d’air. Nous avons ainsi la possibilité d’effectuer une analyse de la qualité de l’air toutes les 15 minutes», explique M. Le Calvé. L’aspect particulièrement innovant de MACAO porte sur le fait qu’il n’existait jusqu’à présent aucun instrument convenable spécifiquement conçu pour mesurer les concentrations de COV et d’ozone qui circulent dans l’environnement de la cabine. Le fait de pouvoir analyser de très petites quantités de ces gaz à l’aide de dispositifs microfluidiques est relativement nouveau. L’équipe de MACAO cherche désormais à améliorer davantage les microanalyseurs et à intégrer un logiciel plus puissant pour les automatiser entièrement et renforcer leur solidité. Tous ces facteurs sont essentiels pour une démonstration en vol.

Mots‑clés

MACAO, composés organiques volatils (COV), ozone, polluant, cabine d’aéronef, qualité de l’air, dispositifs microfluidiques

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