French Webinar on CO2

1. © Vaisala
Qu'est-ce que le
CO2 et comment le
mesure-t-on?
Jean-Francois Bore

2. © Vaisala
Présentateur
07-May-19 2
Jean-François Bore
Commercial chez Vaisala depuis plus de 8
années. Jean-François est commercial en
instrumentation. Il est diplômé de l’UTT et a
plus de 10 années d’expérience dans le
domaine industriel.

3. © Vaisala
Contenu
07-May-19 3
 Définition
 Théorie de la mesure
 La Technologie CARBOCAP®
 Exemples d'application et comment choisir le bon instrument
 Conclusion

4. © Vaisala
Définition

5. © Vaisala
Qu’est-ce que le CO2?
 Elément présent sous 4 formes : solide, liquide, gazeuse et supercritique.
 Un gaz incolore, soluble dans l'eau, ininflammable et inerte, plus lourd que l’air
 Un gaz à effet de serre
 Concentration : (parties par million en volume)
fin 80s ~350 ppm
2018 ~405 ppm
+1,4 ppm/an
07-May-19 5
Molécule de CO2

6. © Vaisala
Qu’est-ce que le CO2?
Est formé dans
• La combustion de matériaux contenant du carbone
• la respiration et le métabolisme des organismes vivants
Utilisé par les plantes pour la photosynthèse
07-May-19 6

7. © Vaisala07-May-19 7

8. © Vaisala07-May-19 8
2017 Industrial Instruments seminar8
SERRE DE CULTURE
800 ... 1000 ppmCO2
GARAGE
Niveau élevé
(les gaz d'échappement produisent
jusqu’à 20 %CO2)
CO2 INCUBATEUR
5 %CO2 37 °C >90 %RH
AMBIANT
400 ppmCO2
INTÉRIEUR
<1000 ppmCO2
Quelles sont
les concentrations
typiques de
CO2?
Page 15 / 2017-06-06 / ©Vaisala

9. © Vaisala
Qualité de l'air intérieur
07-May-19 9
2017 Industrial Instruments seminar9
EXPIRATION
20 000…50 000 ppmCO2
(2…5 %CO2)
INSPIRATION
Qualité recommandée en
intérieure :
<1000 ppmCO2
Concentration maximale
admissible 8h / jour :
5000 ppmCO2
Limite acceptable en pointe :
10 000... 15 000 ppmCO2

10. © Vaisala
Effets d’une surexposition
07-May-19 10
L’amplitude respiratoire augmente
Accélération de la respiration et du rythme
cardiaque, maux de tête
Nausée, vomissements, sueurs
Inconscience en moins d’une minute, mort

11. © Vaisala
Théorie de
la mesure

12. © Vaisala
Absorptions IR
07-May-19 12

13. © Vaisala
Technologie de mesure optique par IR du CO2
 Une source IR, un filtre, un détecteur.
 L’atténuation en intensité donne la concentration de CO2
 Changements dans la structure du capteur provocant une dérive :
 Changement de l’intensité de la source lumineuse
 Présence de poussières dans chambre de mesure
 Changement mécanique
07-May-19 13

14. © Vaisala
Compensation
 Température, Pression, humidité relative, Oxygène
07-May-19 14

15. © Vaisala
La technologie
CARBOCAP® et
ce qu’elle a
d’unique

16. © Vaisala
La technologie CARBOCAP®
07-May-19 16
 Développé par Vaisala au début des années 1990, premiers produits
en 1997
 Est basée sur l'absorption du rayonnement infrarouge par les gaz
 Utilise un filtre infrarouge ajustable sur base de silicium Vaisala
(Interféromètre Fabry-Perot, FPI)
 La quantité de lumière infrarouge traversant le gaz est mesurée à 2
longueurs d'onde :
 la longueur d'onde d'absorption (4,3 µm), où le CO2 absorbe le plus
 la longueur d'onde de référence (3,9 µm), où le CO2 n’absorbe pas
La concentration de CO2 est calculée à partir de ces 2 mesures

17. © Vaisala
Comment contrer la derive: différentes technologies
de mesure optique
 Moyens de compenser la dérive :
 Ajout de composants
 Usage de logiciels, comme sur la technologie ABC (Automatic background
calibration)
07-May-19 17
2 sources IR , 1 filtre  Source de référence
1 source IR, 2 filtres  CO2 et longeur d’onde de référence

18. © Vaisala
Le CARBOCAP®
07-May-19 18
Vaisala CARBOCAP®
Une source IR, un filtre ajustable 
CO2 et longueur d’onde de référence = vrai
référence !

19. © Vaisala
Filtre passe bande ajustable
07-May-19 19
Industrial Instruments seminar
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
3.5 4 4.5 5
Transmission
Wavelength (micrometers)
CO2 absorption
FPI chip
201719
Couche d’air
Mirroir suppérieur
Mirroir inférieur
Substrat de Silicone
Mesure

20. © Vaisala
Filtre passe bande ajustable
07-May-19 20
2017 Industrial Instruments seminar20
Référence
0
10
20
30
40
50
60
70
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90
100
3.5 4 4.5 5
Transmission
Wavelength (micrometers)
CO2 absorption
Couche d’air
Mirroir suppérieur
Mirroir inférieur
Substrat de Silicone

21. © Vaisala
1ere génération de source lumineuse : lampe à
filament traditionnelle
 Durée de vie limitée
 Perte d’intensité dans le temps
 Consommation élevée
07-May-19 21

22. © Vaisala
2ieme génération de source lumineuse : le Microglow
07-May-19 22
Emetteur
Membrane
d’isolation
thermique
Support
Longue durée de vie
Signal lumineux stable
Consommation faible
Assemblage automatique

23. © Vaisala
Exemples
d'application et
comment
choisir le bon
instrument

24. © Vaisala07-May-19 24
201724
Serres de culture
Champignonnières
Boissons gazeuses
Brasserie / fermentation
Elevage
Incubateurs
Climatisation et ventilation
Recherche
Stockage / transport /
maturation de fruits
Sécurité
Couveuses et éclosoirs

25. © Vaisala
Efficacité énergétique en HVAC
 HVAC = Heating, Ventilation and Air Conditioning
(CVC en français)
 Pourquoi faire de Ventilation Contrôlée à la Demande (VCD) :
– Jusqu’à 40-50% d’économies d’énergie
– Etat des bâtiments
– Comfort humain et santé
 Etude récente de Harvard – les performances cognitives sont directement
impactées par le niveau de CO2 :
– Sur une base de 550 ppm CO2,
– baisse de 15% à 945 ppm
– baisse de 50% à 1400 ppm
07-May-19 25

26. © Vaisala
Avantages du CARBOCAP® en HVAC
 Mesure juste et stable = économies d’énergie
 Pilotage de la qualité de l’air souhaitée
 Plus de 15 ans de durée de vie
 Fonctionne dans les bâtiments occupés en continu
 Mesure directement dès la mise sous tension
07-May-19 26

27. © Vaisala07-May-19 27
2017 Industrial Instruments seminar27
CO2 en Agro-
alimentaire Couvoirs et éclosoirs
Généralement 3000...10 000 ppmCO2
Stockage de fruit et légumes
Dépend des fruits, %CO2
Brasseries, chais
Sécurité – ppm et %
Serres de culture
800...1000 ppmCO2
<7000 ppmCO2
Fermes de champignons

28. © Vaisala
Serres de culture : Quels sont les avantages?
 Tolérance à l’humidité
 Résistance aux produits chimiques
 Stabilité dans le long terme
 La fertilisation au CO2 est coûteuse,
des mesures instables peuvent être
lourdes de consequences
07-May-19 28

29. © Vaisala
Emballage / Traitement des aliments
 L’adjonction de CO2 dans les emballages alimentaires
permet d’alonger la durée de conservation
– Par exemple, une concentration élevée de CO2 dans les
emballages de viande ralenti le développement des bactéries
et preserve la couleur naturelle de celle-ci
 Exemples d’applications :
– Brasseries, boissons gazeuses, stockage de fruit, chambre
froide, silos à grains, cargos
07-May-19 29

30. © Vaisala
Brasserie / Fermentation
 Du CO2 est formé (produit secondaire) lors
des process de fermentation
 Aspects sécurité dans les industries de
boissons gazeuses, chais et brasseries
 Le suivi du CO2 est nécessaire en
fermentation, pour la fabrication d’enzymes
par exemple
07-May-19 30

31. © Vaisala
Sécurité
 Des alarmes sont nécessaires quand les niveaux de CO2 peuvent atteindre des
seuils dangereux, tels que :
– CO2 : production, production de glace
– CO2 : (gaz ou glace) stockage, transport
– CO2 : fluides frigorifiques
 Exigences requises :
– Fiables, régulièrement contrôlés
– Équipés de seuils d’alarme
– Les instruments Vaisala peuvent être utilisés dans des systèmes de sécurité
préalablement définis par un bureau d’études compétent.
07-May-19 31

32. © Vaisala
CO2 dans les incubateurs
 Chambes climatiques spécialement conçues pour la culture
céllulaire par exemple
 Conditions typiques en science de la vie :
 5 %CO2
 37 °C
 >90 %RH
– Parfois le suivi de l’humidité est également nécessaire
 Simuler les conditions du corps humain
07-May-19 32

33. © Vaisala
Incubateurs CO2 : Quels sont les avantages?
En raison d’un taux de référence constant de 5 %CO2 et d’une humidité et d’une
température élevée :
 Stabilité
 Durée de vie longue
Pour les incubator à CO2 et le monitoring :
 Large gamme d’instruments disponibles :
 Résistant à la stérilisation par la chaleur (GMP231)
 Reprise rapide de la mesure après une ouverture de porte
07-May-19 33

34. © Vaisala
Compensation
07-May-19 34

35. © Vaisala
Recherche
 Chambres de respiration
– Respiration des sols
 Mesures dans les sols
– Profils de CO2
– Activité microbienne dans les domaines agricoles, forestiers
 CO2 dissous
– Photosynthèse
– Echanges air-eau
 Stations écologiques de mesure
 Qualité de l’air
07-May-19 35

36. © Vaisala
Les instruments

37. © Vaisala
Instruments CO2
07-May-19 37
2017 Industrial Instruments seminar37
GMP343
Mesures en extérieur /
intérieur, adapté au monde
de la recherche
GMP231 pour les
incubators CO2 et
résistant aux cycles
de stérilisation
GMP251/GMP252
et Indigo 200
GM70
instrument
portable

38. © Vaisala
GMP231
 T max +180°C
 Stérilisation
07-May-19 38

39. © Vaisala
GMP343
07-May-19 39

40. © Vaisala07-May-19 40
GMP343
201740
Industrial Instruments seminar

41. © Vaisala
GMP251, GMP252
07-May-19 41

42. © Vaisala
GM70
07-May-19 42

43. © Vaisala
GMW80, GMW90
07-May-19 43

44. © Vaisala
Conclusion

45. © Vaisala
Points clés
 Mesure par IR du CO2
 Compensation de la mesure
 La technologie unique du CARBOCAP® basée sur une référence interne et son filtre par
interféromètre Fabry-Perot permet :
 Une excellente stabilité, une longue durée de vie, des mesures en continu
 une large gamme de mesure (ppm, %), de la HVAC aux applications de recherche
07-May-19 45

46. © Vaisala
MERCI!
07-May-1946