Un drone capable d’analyser les polluants en vol : une première

La pollution de l’air est un enjeu majeur pour la santé publique, favorisant le développement de l’asthme et d’autres pathologies. La surveillance continue et précise de la qualité de l’air est essentielle pour lutter contre ces effets néfastes.

Une équipe de chercheurs a mis au point un système innovant de « laboratoire sur drone » capable de détecter et d’analyser les niveaux de polluants, tels que le sulfure d’hydrogène, en vol. Ce dispositif pourrait révolutionner la manière dont nous surveillons la qualité de l’air.

Le sulfure d’hydrogène, un polluant problématique

Le sulfure d’hydrogène (H2S) est l’un des polluants atmosphériques les plus malodorants, caractérisé par une odeur nauséabonde d’œuf pourri. Bien qu’il soit présent naturellement dans certaines eaux souterraines et les émissions volcaniques, il est également un sous-produit courant des raffineries de pétrole et des stations d’épuration.

Ce gaz irritant peut être toxique à des concentrations élevées. La plupart des méthodes de quantification de l’H2S et d’autres polluants reposent sur des instruments au sol, tandis que des dispositifs coûteux tels que les satellites sont nécessaires pour effectuer des mesures à des altitudes plus élevées.

Un « laboratoire sur drone » pour analyser les polluants en temps réel

João Flávio da Silveira Petruci et ses collègues ont cherché à créer un « laboratoire sur drone » peu coûteux capable d’échantillonner et d’analyser le gaz H2S en vol et de transmettre les résultats en temps réel, une première pour ce type de dispositif. À l’aide d’une imprimante 3D, l’équipe a fabriqué un dispositif sur mesure fixé sous un drone quadricoptère disponible dans le commerce.

Le système repose sur une réaction chimique spécifique entre l’H2S et une molécule de fluorescéine mercurique acétate émettant une lumière verte. Lorsqu’elle est excitée par une lumière LED bleue embarquée, l’interaction provoque une diminution de l’intensité de la fluorescence verte, qui est détectée et quantifiée.

Cette réaction est hautement sélective et n’est pas affectée par d’autres polluants gazeux présents dans l’air.

Des tests prometteurs sur le terrain

L’équipe a testé leur drone dans une station d’épuration, où il a prélevé des échantillons d’air au sol, puis à environ 9 et 20 mètres d’altitude à trois moments différents de la journée. Le dispositif de détection a transmis ses résultats via Bluetooth à un smartphone, permettant une surveillance en temps réel.

Le soir, une augmentation nette de la concentration en H2S a été observée avec l’altitude, bien qu’elle n’ait jamais dépassé le niveau ambiant acceptable. Les chercheurs estiment que ce système pourrait être adapté pour détecter d’autres polluants à l’avenir.

En synthèse

Le « laboratoire sur drone » développé par João Flávio da Silveira Petruci et son équipe représente une avancée significative dans la surveillance de la qualité de l’air. Capable d’échantillonner et d’analyser les polluants en temps réel, ce dispositif pourrait permettre une meilleure compréhension de la répartition des polluants et contribuer à l’élaboration de stratégies de lutte contre la pollution atmosphérique.

Les chercheurs envisagent d’adapter leur système pour détecter d’autres polluants, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications dans le domaine de la surveillance environnementale.

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce que le sulfure d’hydrogène (H2S) ?

Le sulfure d’hydrogène est un gaz malodorant et irritant, présent naturellement dans certaines eaux souterraines et les émissions volcaniques. Il est également un sous-produit des raffineries de pétrole et des stations d’épuration.

2. Comment fonctionne le « laboratoire sur drone » ?

Le « laboratoire sur drone » est un dispositif sur mesure fixé sous un drone quadricoptère. Il repose sur une réaction chimique spécifique entre l’H2S et une molécule de fluorescéine mercurique acétate émettant une lumière verte. L’intensité de la fluorescence verte diminue en présence de H2S, ce qui permet de détecter et quantifier le gaz.

3. Quels sont les avantages du « laboratoire sur drone » ?

Le « laboratoire sur drone » permet d’échantillonner et d’analyser les polluants en temps réel, en vol, offrant ainsi une meilleure compréhension de la répartition des polluants dans l’atmosphère. Il est également moins coûteux que les satellites et autres dispositifs de mesure à haute altitude.

4. Comment les résultats sont-ils transmis en temps réel ?

Le dispositif de détection transmet ses résultats via Bluetooth à un smartphone, permettant une surveillance en temps réel de la concentration en H2S et éventuellement d’autres polluants à l’avenir.

5. Peut-on adapter ce système pour détecter d’autres polluants ?

Oui, les chercheurs estiment que le système pourrait être adapté pour détecter d’autres polluants, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications dans le domaine de la surveillance environnementale.

Légende illustration principale : Ce drone quadcopter modifié peut détecter et analyser le sulfure d’hydrogène en vol. Crédit : Adapted from Analytical Chemistry, 2023, DOI: 10.1021/acs.analchem.3c02719

Article : « AirQuality Lab-on-a-Drone: A Low-Cost 3D-Printed Analytical IoT Platform for Vertical Monitoring of Gaseous H2S » – DOI: 10.1021/acs.analchem.3c02719