Dr. Hubert B. Keller est le président de l’association HybridSensorNet e.V. à l’Institut de technologie (KIT-CN) / Institut d’Informatique appliquée (IAI) de Karlsruhe. Des industriels, des chercheurs, des représentants de la fonction publique et des législateurs y travaillent main dans la main pour relever des défis en matière de recherche, de développement et d’application.
Cette association mise sur les capteurs pour utiliser efficacement les ressources, effectuer une assurance qualité et détecter les risques dans les domaines de l’air, du gaz, de l’eau et des produits alimentaires.
Comment fonctionne votre capteur à détection olfactive ?
- Un quadruple capteur doté d’une surface en oxyde métallique
Nos capteurs sont de véritables « nez » électroniques. Ils ont une surface réactive composée de certains alliages. Ces alliages déterminent la sélectivité et la sensibilité du capteur à des substances chimique prédéfinies. Une substance se dépose en surface, se décompose, ionise et pénètre dans la structure de surface (nanostructure). Cela modifie la conductance de la surface. Si le capteur est exposé à une variation de température dans le temps et qu’il passe par exemple de 200°C à 350°C pour revenir à 200°C, c’est qu’on observe des conductances qui réagissent en fonction de la température et de la substance concernée. Ces conductances en fonction du temps sont des signatures spécifiques des substances qui se sont fixées. Il est possible d’identifier des substances comme l’ammoniac, l’acide acétique et bien d’autres encore, à l’aide de procédés « intelligents » d’évaluation, et de déterminer leurs concentrations. Ces capteurs sont très sensibles.
Dans quels domaines d’application développez-vous vos capteurs hybrides ?
Détection précoce d’incendies d’origine électrique
Sur le plan de la sécurité, il est impératif de détecter les émanations de matières plastiques pour éviter qu’un incendie ne se déclare. En cas de surtension d’un appareil électrique ou du réseau, il y a surchauffe et les câbles électriques produisent des émanations de gaz. Le capteur identifie ces émanations et déclenche l’alarme.
Les surchauffes d’engrais peuvent être à l’origine d’incendies puis d’explosions. Actuellement, le stockage d’engrais est contrôlé par des capteurs à infrarouge qui ne donnent l’alarme que si la surface atteint une certaine température. Néanmoins, avant un début d’incendie, il y a des émanations. Les capteurs intelligents permettent de les détecter très en amont.
- Contrôle qualité dans l’industrie agro-alimentaire (vin, céréales, et d’une manière générale, tous les aliments stockés dans les entrepôts de centrales d’achat/de chaînes)
Lors de la vinification, il arrive que des décolorations (aromates) rendent le vin impropre à la consommation. Il est possible de détecter ces substances dans le vin comme dans l’eau potable, et ainsi de mieux piloter la vinification. Un capteur comme celui figurant ci-dessus peut identifier la pourriture des céréales.
Une membrane semiperméable est utilisée pour faire passer des substances chimiques ou biogènes de l’état liquide à l’état gazeux. Ces substances sont alors identifiées à l’aide de capteurs en oxyde métallique grâce aux réactions chimiques qui se produisent à leur surface.
Pensez-vous que les capteurs hybrides deviendront un équipement standard ? Quand cette évolution surviendra-t-elle ?
Nous développons actuellement ce genre de systèmes avec des partenaires et au sein du réseau HybridSensorNet. Ces prochaines années, les premiers systèmes arriveront sûrement sur le marché. Ils sont de petite taille, peu onéreux et peuvent fonctionner en continu. Notre objectif est de pouvoir utiliser ces capteurs dans l’environnement immédiat de l’homme mais aussi dans des processus techniques, et d’une manière générale, pour surveiller les risques.
Quelles utilisations sont envisageables pour les particuliers ?
Il est possible de recenser et d’évaluer tous les espaces de vie, l’eau, l’air, les aliments, les signaux que nous envoie notre corps (métabolisme). A l’avenir, tous les appareils ménagers seront équipés de ces capteurs. Le robinet d’eau de demain, mais aussi le réfrigérateur, etc. auront des capteurs spéciaux qui surveilleront le bon fonctionnement de ces appareils.
Dans quels domaines les capteurs sont-ils susceptibles d’être utilisés à l’avenir ?
En raison de leur petite taille, les capteurs trouvent leur application dès que des substances toxiques présentent un risque sanitaire. Mais on peut également les utiliser dans l’industrie, notamment pour contrôler des substances dangereuses. L’Institut KIT a développé un procédé qui permet d’identifier à l’aide de plusieurs capteurs le lieu et l’intensité d’une fuite et ainsi définir la dangerosité des concentrations dans les domaines exempts de capteurs.
Plus d’informations (en allemand) sur le site de l’institut