Un microsystème pour la mesure de la qualité de l'air dans les futurs logements
Lors du congrès IUPAC 2019 à Paris, Laurent Mugherli, du laboratoire Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine, et l’énergie (NIMBE – CEA/CNRS), a présenté les travaux issus d'une collaboration avec l'équipe de Charles Baroud du Laboratoire d'hydrodynamique de l'Ecole polytechnique (LADHYX - CNRS/Ecole polytechnique) et portant sur un nouveau système pour détecter le formaldéhyde présent à l’intérieur des bâtiments.
D’ici 2050, 68 % de l’humanité habitera dans les villes, faisant émerger des sortes de « super-villes » regroupant plus de 100 millions d’habitants. Pour ces citadins, le temps de travail - ou la vie - s’effectuera encore davantage dans des espaces intérieurs. Or, la présence de polluants chimiques est deux à cinq fois plus importante à l’intérieur des bâtiments qu’à l’extérieur. Un des composé les plus présents, le formaldéhyde, est aussi toxique. Sa détection est donc importante pour la santé de tous.
Actuellement, pour mesurer la quantité de ce composé dans l’air, on utilise une pompe qui piège le formaldéhyde en le faisant réagir chimiquement. Le produit de cette réaction est ensuite emmené à un laboratoire d’analyses pour déterminer la quantité de formaldéhyde présente. Cette méthode de quantification affiche plusieurs inconvénients : en plus d’être indirecte, elle ne donne son résultat qu’au bout de deux semaines et les machines nécessaires à l’analyse ne sont ni transportables ni miniaturisables.
En partant de ces constats, les chercheurs du Laboratoire édifices nanométriques du NIMBE (CEA/CNRS) au CEA à Saclay, dans lequel travaille Laurent Mugherli, ont mis au point, en collaboration avec l'équipe de Charles Baroud du Laboratoire d'hydrodynamique de l'Ecole polytechnique (LADHYX - CNRS/Ecole polytechnique), une nouvelle méthode de quantification du formaldéhyde basée sur un des principes de la microfluidique et en utilisant des matériaux poreux.
La puce développée contient un matériau dont les pores sont remplis d’une molécule détectrice du formaldéhyde. Son fonctionnement est très simple : la solution à analyser passe au travers de la puce et si elle contient du formaldéhyde, ce dernier réagit avec les molécules détectrices présentes dans les pores. Ensuite, le produit de cette réaction est détecté et quantifié par un petit appareillage, qui détermine la quantité de formaldéhyde présente en solution. Du fait du nombre important de pores présents dans le matériau, il est possible d’obtenir directement une statistique de détection du formaldéhyde, sans avoir à réaliser plusieurs mesures.
Cette nouvelle méthode de détection s’adapte à tout intérieur de particulier et sa mise en œuvre est très aisée. Pour l’instant, la preuve de concept a été opérée sur du formaldéhyde présent dans l’air, mais les chercheurs du CEA travaillent également à détecter d’autres polluants, dans d’autres milieux, comme l’eau ou les sols.
Références :
L. Mugherli, A. Lety-Stefanska , N. Landreau , R. Tomasi , C. Baroud. A Microsystem for Air Quality Measurement in Future Housings. 47th IUPAC WORLD CHEMISTRY CONGRESS, Paris, FRANCE - 5-12 Juillet 2019.