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Wearable chemical sensors for public health-based business models

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Une solution de capteur sans fil pour surveiller les gaz à effet de serre

Il est essentiel de mesurer les fluctuations des gaz à effet de serre et des polluants atmosphériques pour évaluer le changement climatique et les risques pour la santé publique. Des innovations sensorielles qui exploitent le pouvoir de la technologie sans fil pourraient marquer le début d’une nouvelle ère dans la surveillance.

Santé

Depuis la Révolution industrielle, l’activité humaine a entraîné une spectaculaire augmentation de la concentration atmosphérique de dioxyde de carbone (CO2). Les puits de carbone – des réservoirs, naturels ou autres, qui accumulent et stockent des polluants atmosphériques et des gaz à effet de serre – peuvent contribuer à diminuer la concentration de CO2 dans l’atmosphère. Parmi les principaux puits de carbone naturels présents sur notre planète figurent les plantes, les océans et les sols. Les plantes absorbent le CO2 de l’atmosphère et l’utilisent dans la photosynthèse; une partie de ce carbone est transférée au sol lorsqu’elles meurent et se décomposent. Les océans représentent un système essentiel de stockage pour le CO2. «La surveillance des sources et des puits de polluants atmosphériques et de gaz à effet de serre ne s’apparente plus à une simple tâche scientifique», explique Leif Vogel, coordinateur du projet WoRShIP et responsable de l’innovation et du développement chez WoePal, en Allemagne. «La surveillance est devenue importante pour une série d’applications. L’exposition aux polluants atmosphériques représente un paramètre fondamental pour évaluer la santé et le bien-être, alors que les applications agricoles de prochaine génération cherchent, elles aussi, à surveiller les niveaux de pollution et les évolutions des concentrations de gaz à effet de serre.» Il existe toutefois une lacune sur le marché de la surveillance. Les capteurs à faible coût disponibles sur le marché ne sont pas assez sensibles. Les capteurs assez sensibles sont quant à eux trop chers à déployer en grande quantité pour assurer une large couverture. D’autre part, les satellites peuvent fournir une couverture spatiale élevée, mais avec une faible résolution spatiale et temporelle.

L’analyse de la pollution sans fil

Le projet WoRShIP a été lancé pour relever ce défi, en commercialisant des solutions de surveillance capables de répondre à une série de besoins industriels, scientifiques et sociétaux. La solution repose sur une technologie photoacoustique unique de détection des gaz, conçue par WoePal. L’entreprise a vu une occasion d’appliquer cette technologie à de petits systèmes très sensibles d’analyse des gaz. Ces systèmes peuvent détecter une série de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques, et analyser les flux et les concentrations des gaz à effet de serre. Combinée à des protocoles de communication comme le Bluetooth et le Wi-Fi, cette technologie peut être utilisée pour bâtir des réseaux sensoriels sans fil abordables, et même être transformée en capteurs de gaz portables, ce qui la rend unique. «Le projet WoRShiP nous a permis de recruter un associé chargé de l’innovation», explique Leif Vogel. «Ainsi, nous avons pu aborder des aspects pertinents du matériel et du logiciel pour parvenir à ce résultat, et mettre en place une plateforme logicielle modulaire nécessaire pour utiliser pleinement nos nouveaux capteurs.» Cette nouvelle plateforme logicielle peut être adaptée pour répondre à différents scénarios. Ces derniers varient de la collecte de données sur les foules et l’enregistrement de capteurs individuels à de vastes réseaux de surveillance statique pour les mesures des flux des gaz à effet de serre et la détection de fuites. Une application de démonstration a été créée afin de mettre en avant les capacités de la plateforme. Cette démarche impliquait la simulation de 1 000 capteurs de gaz portables afin de collecter environ 4 500 000 mesures individuelles de température, de pression, d’humidité relative et de concentrations de NO2.

De nouvelles applications potentielles

Leif Vogel et son équipe sont convaincus que leur innovation sera exploitée par une grande variété d’utilisateurs finaux, dont des citoyens utilisant des capteurs de pollution portables, ainsi que des projets de surveillance à grande échelle pour évaluer des mécanismes de réduction du carbone. «D’autres applications potentielles comprennent l’élevage intelligent et la surveillance des décharges», ajoute-t-il. «Cette technologie ouvre également de nouvelles possibilités scientifiques, comme la surveillance des flux de gaz dans des endroits reculés et difficiles d’accès.» Les prochaines étapes comprennent la création d’une plateforme logicielle commercialisable et le développement du logiciel et du capteur. «Ce projet est inestimable dans notre stratégie commerciale», souligne Leif Vogel. «Comme le dit le proverbe “vous ne pouvez pas gérer ce que vous ne pouvez pas mesurer”, et notre espoir est que notre technologie contribuera à relever des défis comme le changement climatique et la pollution atmosphérique.»

Mots‑clés

WoRShIP, changement climatique, CO2, atmosphère, sol, plantes, polluants, air

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