Des capteurs peu coûteux améliorent la détection des radicaux libres de l’atmosphère
Partout dans le monde, d’énormes quantités de polluants tels que le dioxyde d’azote, le méthane, l’ammoniac et les composés organiques volatils sont constamment rejetés dans l’atmosphère, affectant à la fois le changement climatique et la santé humaine. Les radicaux jouent un rôle crucial dans l’élimination des polluants de l’atmosphère, mais les processus chimiques sont complexes et mal compris. Le projet RADICAL(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a développé un petit capteur peu coûteux de mesure des radicaux, qui pourrait révolutionner le domaine de la recherche atmosphérique et fournir une série d’options pour une meilleure surveillance de la qualité de l’air.
Décomposer la chimie de l’atmosphère
L’atmosphère dispose d’une capacité remarquable à se purifier. L’acteur principal est le radical hydroxyle (OH), qui domine la chimie de l’air et est connu comme le «détergent de l’atmosphère». Les radicaux hydroxyles réagissent avec les polluants et les décomposent en sous-produits moins nocifs. Bien que ce processus permette d’assainir l’air, tous les produits chimiques ne sont pas inoffensifs. Des polluants secondaires tels que l’ozone et l’acide sulfurique, un composant clé des pluies acides, peuvent également être produits. Les radicaux hydroxyles atmosphériques sont peu présents, moins d’une partie par billion, et extrêmement réactifs, n’exigeant souvent pas plus d’une seconde avant de se lier à d’autres molécules. Ces caractéristiques complexifient fortement l’étude des radicaux. Actuellement, seuls quelques laboratoires dans le monde disposent d’installations de recherche appropriées, l’un d’entre eux étant l’Irish Atmospheric Simulation Chamber facility(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) où ont été réalisées les études du projet.
Les nanofils de silicium transmettent des signaux électriques
La solution de RADICAL est un capteur électronique accordé avec différentes couches organiques. Les réactions chimiques provoquent une réponse électrique sur le nanofil de silicium, ce qui permet au capteur de déterminer la présence de radicaux OH et d’autres polluants. À ce jour, le dispositif a été validé pour le dioxyde d’azote, l’ammoniac et l’ozone. «Le capteur de RADICAL fonctionne sur le principe d’un “nez électronique”, proche de la manière dont le nez humain détecte les odeurs. Les gaz interagissent avec le système électrique du capteur, créant des signaux qui peuvent être décodés, de la même manière que notre cerveau identifie les odeurs», explique Justin Holmes, coordinateur du projet.
Les avantages d’une meilleure détection des radicaux
Les installations permettant d’étudier la chimie complexe de l’atmosphère étant peu nombreuses, le rôle des radicaux dans la transformation de la qualité de l’air n’est pas bien compris. La promesse de la solution RADICAL – peu coûteuse, mobile et adaptable – transformera à la fois la recherche atmosphérique et la surveillance de la qualité de l’air. «Notre capteur RADICAL est susceptible de changer la donne en facilitant un éventail beaucoup plus large d’études en laboratoire et sur le terrain pour faire progresser nos connaissances dans ce domaine essentiel de la science de l’atmosphère», déclare John Wenger, chef du groupe de travail RADICAL. Le capteur peut être utilisé dans une série d’environnements spécifiques et sensibles, tels que les hôpitaux, les sites industriels et les lieux isolés. Grâce à sa petite taille, il peut être porté sur soi, ce qui améliore la sécurité des personnes travaillant dans des conditions dangereuses. Le capteur de RADICAL bouleversera notre compréhension de l’atmosphère, depuis les événements chimiques qui se déroulent à 10 kilomètres au-dessus de nos têtes jusqu’à la qualité de l’air que nous inhalons à chaque respiration. L’équipe du projet, composée de partenaires bulgares, allemands, grecs, irlandais et britanniques, concentre ses efforts sur l’amélioration de la durabilité du capteur, la réalisation d’autres essais sur le terrain et l’établissement de partenariats commerciaux afin de mettre cette passionnante technologie sur le marché.