Perfectionner une sonde à air gazeux Une meilleure isolation et un échange réduit d'air sont importants si l'on veut diminuer la consommation énergétique des bâtiments, or cela augmentera également la concentration de COV dangereux à l'intérieur des murs. Le projet SENSINDOOR développe un système de ventilation pour résoudre ce problème. © SENSINDOOR Le professeur Andreas Schütze du laboratoire de technologies de mesure (LMT) à l'université de Sarre (Allemagne) coordonne le projet SENSINDOOR (Nanotechnology based intelligent multi-SENsor System with selective pre-concentration for Indoor air quality control) financé par l'UE, opérationnel de janvier 2014 à décembre 2016. Son objectif est de développer des systèmes de capteurs intelligents à base de nanotechnologie pour surveiller de façon sélective les composés organiques volatiles (COV) pour une ventilation à demande contrôlée dans les environnements intérieurs. Dans cet article, le prof. Schütze discute des accomplissements et du potentiel du projet jusqu'à présent. Quel est l'impact potentiel de la technologie de détection mise au point dans SENSINDOOR? La consommation d'énergie pour le chauffage, la ventilation et la climatisation (CVC) des bâtiments devrait représenter presque 50 % de la consommation d'énergie primaire totale dans les pays industrialisés. Une baisse importante de cette consommation énergétique peut être accomplie grâce à une meilleure isolation et un échange d'air réduit. Néanmoins, cela augmentera la concentration de formaldéhyde, de benzène et de naphtalène dans les bâtiments, qui sont émis par des sources internes (meubles, tapis, peintures, etc.). Nous passons plus de 80 % de notre temps à l'intérieur et cela a un impact énorme sur notre santé, vu que cela contribue à des maladies respiratoires graves ainsi que des taux de cancer accrus. Avec une ventilation contrôlée, nous pouvons réduire la concentration de COV et ainsi assurer un environnement intérieur plus sain. Quels ont été les principaux accomplissements de SENSINDOOR jusqu'à présent? Les réalisations ont été effectués sur trois niveaux dans notre projet: au niveau technologique, nous avons développé des technologies de dépôt laser pulsé (PLD, pour Pulsed Laser Deposition) afin d'intégrer des couches sensibles au gaz sur diverses plateformes à microcapteurs ainsi que des technologies pour le dépôt de couches de cadre métallo-organique (MOF) sur des plaques de chaleur microscopiques pour des pré-concentrateurs; au niveau de l'aspect de la détection, le semi-conducteur innovant à oxyde de métal (MOS) (capteur de gaz) et les éléments de détection du transistor à effet de champ à carbure de silicium (sensible au gaz) (SiC-FET) avec une sensibilité élevée pour des COV dangereux ont été développés ainsi qu'un microsystème intégré combinant des capteurs et le pré-concentrateur dans un ensemble compact; enfin, au niveau des systèmes, nous avons combiné les éléments de détection et le pré-concentrateur avec une technologie électronique dédiée pour l'opération dynamique et la lecture à l'aide d'algorithme d'évaluation de données avancées pour une sensibilité et une sélectivité très élevées. Quel est pour vous le résultat le plus important du projet jusqu'à présent? Nous sommes parvenus à réaliser un microsystème de détection de gaz intégré qui comprend un micro-pré-concentrateur visant à stimuler la sensibilité et la sélectivité du système de mesure des COV. Ce concept innovant a été conçu au cours de la préparation du projet et la modélisation et les premiers tests expérimentaux ont validé l'idée initiale. Ce qui est plus important pour nous est que ce microsystème intégré puisse être réalisé à un faible coût et représente donc une solution commercialement viable permettant une mesure sélective des COV cibles au niveau des ppb même par rapport à un environnement plus élevé de gaz interférant. Quels sont les tâches et objectifs pour le restant du projet? Nous tentons actuellement d'intégrer tous les différents aspects technologiques en un système de démonstration simple qui sera testé avec précision dans des conditions en laboratoires contrôlées. Ensuite, nous prévoyons d'effectuer des essais sur le terrain dans au moins deux différents environnements d'application, un dans des écoles ou des maternelles, un dans des domiciles privés. Quels sont les principaux enjeux du projet? D'un point de vue technologique, le principal défi est de réunir toutes les technologies et composants différents en un seul système à un faible coût et de garantir une opération stable dans des conditions de vie réelle; cela fonctionne dans le laboratoire, mais les environnements réels sont beaucoup plus complexes et divers. Cela est particulièrement complexe pour la calibration qui devra probablement être effectuée sur site (au moins partiellement) pour prendre en compte le contexte local. L'autre défi principal est de communiquer la signification des valeurs de mesure: la plupart des gens ne peuvent pas faire un lien entre «x ppb de ceci à y ppb de celà». Bien que les valeurs de mesures numériques servent à contrôler la ventilation, nous avons également besoin d'une interface utilisateur simple et intuitive pour fournir des informations aux utilisateurs. Cela, néanmoins, est une tâche énorme qui nécessitera un effort dédié dans le cadre d'un projet ultérieur. Pays Allemagne
