Présentation faite dans le cadre de la JdCHE 20-21 le 25-02-2021

1. Antilope : Vers un système bon marché de mesure des polluants atmosphériques
Sylvain Guichaux1, Fabian Lenartz2, Christophe Brose3, Valéry Broun3
Solution Antilope
Assessment of Indoor Outdoor Polluants Exposure
• Bonne résolution spatiale, stations mobiles et fixes
• Bonne résolution temporelle, 1 mesure par seconde
ou par minute
• Low Cost, +/-500€
Question de recherche
Situation actuelle due à la pollution de l’air (étude publiée
par l’OMS) :
• >91% de la population exposés à un air extérieur
toxique
• 4,2 millions de décès prématurés par an dus à la
pollution ambiante de l’air
• 3,8 millions de décès prématurés par an dus à la
pollution de l’air à l’intérieur des ménages.
• Dommages cardiaques, maladies pulmonaires et
cancer des poumons dus à l’exposition aux particules
de 2,5 micron ou moins (PM2,5)
• Plus grave que le tabagisme
Pollution de l’air WHO1
Implémentation des capteurs MOS
Architecture de l’interfaçage des capteurs MOS :
L’innovation : Capteur Metal Oxyde Semi-conductor (MOS) – NO2 – O3 – CO
En plus de la mesure par capteur électrochimique, certains modules Antilope sont équipés d’un dédoublement de la mesure de
gaz par capteurs MOS. Ce type de capteur utilise un substrat de semi-conducteur chauffé à haute température pour la détection
de gaz. La fine couche de semi-conducteur du capteur voit sa résistance varier en fonction de la concentration de certains types
de gaz. La température du capteur permet de se focaliser sur un type de gaz et doit donc être contrôlée précisément.
(1) CECOTEPE, Seraing, Belgique
(2) ISSEP, Liège, Belgique
(3) Haute Ecole de la Province de Liège, Département ingénieur, Liège, Belgique
Références
1Wolrd Health Organization/ Air pollution. (2016). Issu de : https://www.who.int/health-topics/air-pollution#tab=tab_3 (02/2021)
Contact
Guichaux Sylvain
CECOTEPE
Quai Gloesener 6, 4020 Liège
E-mail : Sylvain.guichaux@hepl.be Tél :0471090815
Objectifs :
Pour réaliser une cartographie en temps réel de la
concentration de divers polluants. Ce qui est
Indispensable à cause de la grande variabilité de la
pollution dans le temps et la position
Cahier des charges
Mesures à effectuer :
• Particules fines (PM1 – PM2,5)
• Monoxyde d’azote (NO)
• Dioxyde d’azote (NO2)
• Ozone (O3)
• Dioxyde de carbone (CO2)
• Monoxyde de carbone (CO)
• Température
• Humidité relative
• Position GPS
Divers :
• Enregistrement des
mesures sur carte SD
et/ou envoi sur
serveur FTP via GPRS
Effet Rue Canyon
Mesure du capteur :
• Une faible tension constante est appliquée aux bornes de
la résistance de mesure du capteur MOS. Lorsque la
résistance varie du à une fluctuation de gaz, le courant qui
la traverse change proportionnellement à cette variation.
Ce courant est mesuré précisément par un ADC haute
résolution de 24bits.
Contrôle de la température :
• L’élément chauffant du capteur est constitué de platine, sa
résistance électrique est donc directement
proportionnelle à sa température. Un système de
régulation par PID mesure cette résistance ce qui permet
de maintenir précisément la température désirée.
Boîtier Antilope – Version portable
Exemple de cartographie des PM2,5
Contexte :
Analyse des résultats
Les deux courbes de gauche illustrent un test réalisé en
atmosphère contrôlée afin de vérifier le bon fonctionnement
des capteurs MOS. Lors de ce test on peut remarquer sur la
courbe du capteur GGS 5340T, conçu pour la mesure de NO2
et de O3, que le capteur est bien sensible aux gaz visés et peu
sensible aux autres gaz testés (NO et CO).
La dynamique du capteur est également mise en évidence lors
de ces tests. Un certain laps de temps est nécessaire au
capteur pour ce stabiliser et permettre la mesure précise de
gaz. Sur la courbe du capteur GGS 2530T (CO), 1 heure d’air
sain a été appliquée avant d’injecter du CO. On voit sur le
début de la courbe que la mesure décroit rapidement pour
lentement se stabiliser avant l’injection de gaz. C’est cette
période qui correspond au temps d’initialisation du capteur.