A vant de devenir des solutions industrielles, à savoir des capteurs installés dans une station d'épuration pour surveiller la concentration de paramètres toxiques, des analyseurs montés en haut d'une cheminée pour le contrôle des rejets à l'émission, etc., les innovations technologiques ont bien souvent été développées à l'origine par une équipe de chercheurs.A l'occasion de l'édition 2014 de Pollutec ( voir encadré page 45 ), et comme chaque année depuis 1995, l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (Ademe), en partenariat avec des revues techniques, dont Mesures, récompensera des laboratoires de recherche publique pour leurs travaux pouvant faire l'objet d'applications ou de développements industriels à court ou moyen terme.

Bénéficier des propriétés bioluminescentes de bactéries

Pour la 19 ^e édition des prix des Techniques innovantes pour l'environnement (TIE), les travaux abordent un très large éventail de thèmes. On trouve ainsi des avancées dans les domaines des procédés de récupération ou de valorisation de la chaleur, des biopiles à combustible «vertes», de la valorisation des hydrocarbures imbrulés dans les moteurs thermiques, de la remédiation des sols pollués, des bioherbicides inhibant la croissance de plantes parasites, des routes de 5 ^e génération, du recyclage des terres rares ou d'aimants permanents à base de terres rares, des échangeurs-réacteurs multifonctionnels, des traitements des effluents gazeux, de l'amélioration de la déshydratation mécanique de suspensions et boues d'origine industrielle et urbaine, etc.

La 26 ^e édition du salon des équipements, des technologies et des services de l'environnement Pollutec ouvrira ses portes du 2 au 5 décembre prochain à Lyon Eurexpo. Ce rendez-vous international, qui s'articulera autour d'une exposition et d'un cycle de 400 conférences techniques, accueillera environ 65 000 visiteurs et près de 2 300 entreprises.

S'il y avait toujours quelques travaux portant sur la mesure et l'analyse, cette année a vu pas moins d'une quinzaine de projets soumis (sur un total de 37). Sans surprise, ils reflètent les grandes tendances que l'on rencontre sur le marché, à savoir les mesures dans le domaine de l'eau, de l'air et des sols. Dans le domaine de l'eau, le laboratoire Capteurs biologiques pour l'analyse et le contrôle (CBAC; GEPEA UMR CMRS 6144) a développé deux projets distincts. Le premier est un biocapteur pour la mesure de la charge organique biodégradable dans les eaux usées, dans le cadre de l'ANR Ecotech Bioguard. Ce projet, sur lequel plusieurs équipes de recherche nationale (GEPEA, LAAS, IETR et CSTB) et trois partenaires industriels (Suez-Environnement, Sotralenz et Bionef) ont travaillé, s'appuie sur la combinaison des réponses de plusieurs espèces bactériennes, afin de dégager une mesure plus précise et plus complète de la biodégradabilité d'un effluent et de sa toxicité, et sur l'application d'approches d'intégration microsystèmes, pour réaliser des plates-formes de mesures multicapteurs.

Le second projet de recherche du CBAC est un biocapteur pour la détection de pollutions métalliques. L'un des objectifs de la directive Cadre sur l'eau (DCE) vise à évaluer et à surveiller la qualité des ressources via notamment le suivi de 33 substances prioritaires où l'on retrouve certains éléments-traces métalliques comme le plomb, le cadmium ou le mercure. Si les méthodes physico-chimiques sont sensibles et spécifiques pour la détection et la quantification des métaux en milieu aqueux, elles ne sont pas adaptées à un suivi en ligne et ne renseignent ni sur la bioaccessibilité de ces polluants ni sur leur toxicité. Menés dans le cadre d'une thèse financée par la ville de La Roche-sur-Yon, les travaux de recherche s'appuient sur une mesure basée sur cinq souches de bactéries bioluminescentes. L'équipe Chimie du solide et matériaux (CSM) de l'Institut des sciences chimiques de Rennes (ISCR ; UMR CNRS 6226) a, quant à elle, présenté un capteur électrochimique en couches minces de phases de Chevrel pour la détection et le dosage d'ions métalliques en solution. De nouveaux capteurs miniaturisés, sensibles, sélectifs, fiables et peu coûteux sont nécessaires pour détecter et mesurer efficacement la présence de métaux à l'état de traces (concentrations maximales de l'ordre du ppb). Le projet de recherche de l'ISCR, soutenu par la SATT Ouest Valorisation, a consisté à développer la partie active d'un capteur miniaturisé basé sur l'intercalation et la désintercalation électrochimique d'ions métalliques, en particulier de métaux lourds, dans les couches minces de phases de Chevrel. Cette technologie se distingue des autres capteurs électrochimiques par son mode de fonctionnement.

La remise des prix des Techniques innovantes pour l'environnement par l'Ademe, qui récompensent des travaux de laboratoires publics susceptibles de faire l'objet d'applications ou de développements industriels à court ou moyen terme, aura lieu le mardi 2 décembre à 16 h sur le plateau TV.

Des capteurs basés sur les technologies Nems ou LIBS

Le Laboratoire Chimie des matériaux et des interfaces (LCMI CEA/DRT/DTBS), lui, a mis au point un système portatif d'analyse de la qualité de l'eau le plus universel possible, grâce au développement de laboratoires sur puce ( lab-on-a-chip ). Le dispositif à systèmes micrométriques structurés sur silicium (ALEC) a pour mission de réaliser les quatre mêmes étapes que celles de la méthode de référence pour les hydrocarbures aromatiques cycliques (HAP): la préconcentration, la désorption, la séparation et l'analyse. La première étape est réalisée par une extraction quantitative des HAP de matrices aqueuses via des puces à micropilliers de première génération fonctionnalisées avec du PDMS. Les HAP dans les préconcentrateurs subissent ensuite une désorption thermique puis une séparation sur des colonnes SLB-5MS d'une longueur de 2 et 30 m (microchromatographie en phase gazeuse). Enfin, comme la technologie Nems s'est avérée sensible aux HAP, ce sont des nanoTCD qui vont être préférés et testés dans la suite du projet.

L'eau souillée, les huiles et les boues (des liquides ayant une viscosité élevée) sont parmi les plus difficiles à analyser sur site avec les méthodes analytiques actuelles (méthodes de référence à torche de plasma ICP-OES ou ICP-MS). L'équipe Processus ultrabrefs et lasers intenses de l'Institut Lumière Matière, en partenariat avec la SATT Lyon Saint-Etienne pour la mise en place des partenariats industriels et la commercialisation du dispositif, a réussi à développer un procédé innovant dans la spectrométrie de plasma induit par laser ( Laser-Induced Breakdown Spectroscopy ou LIBS) afin de l'appliquer à la détection et l'analyse directes et rapides d'éléments de traces dans des échantillons d'intérêt environnemental sans prétraitement complexe. On peut encore citer l'équipe scientifique du Laboratoire de physico et toxico-chimie de l'environnement (LPTC) [UMR Environnements et paléoenvironnements océaniques et continentaux (EPOC)] avec une analyse dirigée par l'effet ( Effect-Directed Analysis ou EDA) qui est une méthode intégrative pour l'identification de composés toxiques dans l'environnement, ainsi que la direction Eau environnement et écotechnologies, Unité d'évaluation et valorisation des données sur l'eau du BRGM avec l'outil Hype pour la caractérisation et l'évaluation des tendances d'évolution temporelle de la qualité des eaux souterraines en lien avec les exigences de la DCE.

Avec l'évolution de la réglementation sur la qualité de l'air intérieur, par exemple, d'autres laboratoires de recherche travaillent sur des moyens de mieux répondre aux contraintes de mesure et d'analyse de l'air. La division Agents biologiques et aérocontaminants du Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) a conçu une balise de surveillance et de diagnostic des polluants de l'air intérieur. Ce microsystème d'analyse comporte un module de préconcentration des échantillons, un module de séparation et un module de détection, ces étapes étant indispensables au calcul de l'indice de contamination fongique (détection des contaminations récentes et/ou cachées). On peut également citer le Laboratoire des combustibles uranium du CEA, avec une technologie de mesure en ligne et universelle de polluants organiques présents sous forme vapeur, et le laboratoire Terrassement et centrifugeuses (TC) du département Géotechnique, eaux, risques et sciences de la terre (GERS) de l'Institut français des sciences et technologies, des transports, de l'aménagement et des réseaux (IFSTTAR) avec une chambre aéraulique pour maîtriser l'envol des poussières sur les chantiers de terrassement.

Analyses de l'air et des sols, également

Enfin, dans le domaine de la mesure des sols, le Laboratoire de chimie analytique bio-inorganique et environnement (LCABIE ; IPREM CNRS-UPPA UMR 5254) a développé un nouveau capteur passif Diffusive milli-gel (DMG) pour la mesure du cuivre labile dans les sols viticoles. Composé d'hydrogel nanocomposite, il diffère des capteurs passifs classiques par sa géométrie unique (gel sphérique d'environ 1 mm de diamètre offrant ainsi une grande surface d'échange) obtenue à l'aide d'un dispositif millifluidique. Quant au Laboratoire de biogénèse membranaire (CNRS/LEB AquitaineTransfert), il a mis au point un bio-indicateur de la qualité des sols baptisé indice Oméga 3, permettant de détecter les effets précoces d'une pollution.

Compte tenu de la très haute qualité de la quinzaine de travaux, le choix s'est révélé très difficile. Mais il faudra toutefois attendre le mardi 2 décembre à 16 h pour connaître les différents lauréats…