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A cost effective, self-calibrating, low maintenance pH sensor for an integrated approach to monitoring sea and drinking water, facilitating improvements in ocean, animal and human health

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Un capteur de pH autonome à étalonnage automatique pour les réseaux de ressources en eau

Il est essentiel de disposer d’analyses d’eau fiables pour comprendre et gérer notre environnement. Cela nécessite d’avoir pleinement confiance dans les capteurs pour réaliser des relevés fiables à chaque fois.

Changement climatique et Environnement

La mesure chimique la plus importante pour la qualité de l’eau est le pH, mais les capteurs de pH actuels posent des problèmes de dérive de référence et ont des coûts de maintenance élevés. Cette dérive de l’électrode de référence avec le temps se traduit par des mesures de moins en moins fiables. Par conséquent, la plupart des capteurs actuels à électrode sélective d’ions ne peuvent être utilisés dans le cadre d’une surveillance sur de longues périodes que si un étalonnage fréquent et fastidieux est réalisé. Il est donc impossible de se reposer sur ces capteurs pour obtenir des mesures fiables lorsqu’ils sont déployés en autonomie dans les réseaux de capteurs intelligents. Le projet pHenom, financé par l’UE, a résolu cette problématique en mettant au point un capteur de pH de nouvelle génération qui intègre une technologie d’étalonnage de référence. «Nous savons que nous ne sommes pas en mesure de stopper la dérive puisqu’elle est inhérente au capteur, mais nous avons trouvé un nouveau moyen de la suivre, ce qui permet au capteur de s’auto-étalonner», déclare Steven Gahlings, de la PME ANB Sensors et coordinateur du projet pHenom.

Problème de dérive résolu

La technologie brevetée «iRef» de la société ANB permet d’obtenir un capteur de pH ne nécessitant aucun étalonnage manuel et sans dérive de l’électrode de référence tout au long de son déploiement. Pour cela, une seconde électrode est placée dans le compartiment de référence, à côté de l’électrode de référence. Cette électrode de suivi de référence évalue périodiquement toute dérive de l’électrode de référence et la compense automatiquement dans la mesure du pH. «De cette manière, iRef supprime toute dérive de référence et ainsi le besoin d’étalonnage manuel», explique Steven Gahlings. Les chercheurs ont créé un prototype basé sur la technologie iRef et pouvant être intégré dans les électrodes de verre du commerce, qui constituent la méthode de mesure du pH la plus répandue depuis les années 1920. Les tests ont montré que la sensibilité de l’iRef est suffisamment précise pour étalonner l’électrode de verre et que le dispositif peut fonctionner indépendamment des changements même les plus extrêmes dans l’environnement du compartiment de référence, notamment l’intrusion de polluants.

Un résultat intelligent

L’étalonnage étant autonome avec l’iRef, il n’est donc plus nécessaire de réaliser un étalonnage manuel, et les capteurs de pH peuvent facilement être déployés dans le réseau de ressources en eau. Selon Nathan Lawrence, l’inventeur du pHenom et directeur général d’ANB Sensors, «pHenom est un capteur de pH qu’il suffit d’allumer, de placer dans l’eau, et il se charge de réaliser les mesures de pH». La technologie iRef permet de convertir les électrodes de verre conventionnelles du commerce en capteurs de pH intelligents. Ces capteurs peuvent ensuite être installés dans les lacs et les rivières, au sein des infrastructures de distribution d’eau, des réservoirs, des canalisations et des sites de traitement des eaux usées, et peuvent être mis en réseau pour une meilleure gestion de l’approvisionnement en eau et de la surveillance environnementale de l’Europe. Ils sont également en mesure de surveiller l’environnement marin et même le pH de l’estomac des vaches. Le projet pHenom propose le premier capteur de pH intelligent ne nécessitant aucun étalonnage manuel, pouvant être mis en réseau et compatible avec l’Internet des objets. Les sociétés et organismes financés par l’État pourront ainsi utiliser leurs ressources limitées en matière de gestion de la surveillance de façon bien plus efficace, ce qui leur permettra de réaliser des économies de temps et d’argent. Steven Gahlings conclut: «Le plus intéressant concernant pHenom est que tous les interlocuteurs auxquels nous avons eu affaire, des fabricants de capteurs de pH à électrode de verre aux utilisateurs finaux, se sont montrés très enthousiastes au sujet de la technologie iRef révolutionnaire et de la réponse qu’elle apporte à un problème vieux de 100 ans en fournissant un capteur de pH adapté au XXIe siècle.»

Mots‑clés

pHenom, capteur de pH, étalonnage, eau, électrode de référence, technologie iRef, électrodes de verre, dérive d’électrode, électrode sélective d’ions, capteur intelligent

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