Lorsque Matti Irjala était enfant et qu’il traversait la Finlande dans la voiture de ses parents pour rendre visite à sa famille, son père ou sa mère mettait en marche le système de recirculation de l’air de l’habitacle lorsqu’ils traversaient certaines villes. L’odeur nauséabonde du sulfure d’hydrogène (H2S) et d’autres composés entourait certains centres industriels, et les composés à l’origine de ces odeurs dans l’air n’étaient pas bons pour la santé.
Aujourd’hui, lorsque le Dr Matti Irjala, aujourd’hui directeur de la recherche et du développement chez Aeromon, traverse cette même ville en voiture, il ne se soucie pas de protéger ses enfants de l’air qui les entoure. Les installations industrielles surveillent les émissions de plus près que par le passé, et le gouvernement réglemente plus strictement les composés chimiques qui peuvent être émis dans l’atmosphère. Des entreprises comme Aeromon, qui peuvent mieux aider les entreprises industrielles à surveiller les produits chimiques nocifs émis par les sites industriels, ont également vu le jour.
Aeromon surveille désormais un large éventail d’émissions atmosphériques, y compris les composants gazeux, les particules et le bruit. De nombreuses substances doivent être surveillées, car les odeurs, par exemple, sont rarement causées par un seul composé.
“Nous avons commencé par mesurer les composants gazeux produits par les processus de combustion. Nous avons ensuite étendu nos activités à l’étude des gaz malodorants et des gaz à effet de serre, en fonction des besoins des clients. Aujourd’hui, nous recherchons également d’autres produits chimiques industriels dans l’air, tels que les gaz utilisés dans la réfrigération”, explique M. Irjala.
Intérêt croissant pour le méthane et les autres COV
Les composés traditionnels réglementés et surveillés comprennent le dioxyde de soufre (SO₂) et les oxydes d’azote (NOₓ), qui peuvent acidifier le sol et l’eau, ainsi que l’ammoniac (NH₃), qui est toxique et peut entraîner simultanément l’acidification et l’eutrophisation du sol.
La nécessité de ralentir le réchauffement climatique a élargi l’intérêt des clients au-delà du minimum réglementaire de la surveillance : tous les composés pertinents des gaz à effet de serre (GES) – dioxyde de carbone (CO₂), méthane (CH₄) et oxyde nitreux (N₂O, appelé familièrement gaz hilarant) – font l’objet d’une surveillance et d’un contrôle. L’accent est déjà mis sur le CO₂ et le CH₄, et les regards se tournent maintenant vers le N₂O car, malgré des émissions globales beaucoup plus faibles que le CO₂ ou le CH₄, le N₂O est un gaz à effet de serre beaucoup plus puissant.
Les COV comprennent une large gamme de produits chimiques
La liste des COV présents dans l’air est longue et comprend des hydrocarbures aromatiques tels que le benzène et des hydrocarbures chlorés tels que le DDT et les PCB. Les COV comprennent également les alcools, les glycols et les esters, qui sont à l’origine de nombreux parfums de fleurs et de fruits.
De nombreuses émissions de COV sont inoffensives, mais d’autres sont non seulement nocives, mais aussi dangereuses ; elles peuvent s’accumuler dans l’organisme et entraîner des maladies, comme le cancer. Les COV contribuent au smog en formant de l’ozone troposphérique par réaction avec les oxydes d’azote sous l’effet de la lumière du soleil. Les COV étant solubles dans l’eau, ils peuvent également menacer la qualité des eaux souterraines.
Une grande partie des émissions de COV provient des résidus de carburant non brûlés des véhicules, tandis qu’une autre source importante est constituée par les solvants chimiques. C’est pourquoi, par exemple, les stations-service et les usines de peinture des pays de l’UE sont tenues de déclarer chaque année les émissions de COV.
L’analyse des résultats nécessite une agrégation complexe des données
De nouveaux composés gazeux peuvent être surveillés en continu, car Aeromon a la capacité d’intégrer rapidement de nouveaux capteurs dans sa plate-forme de mesure BH-12, en fonction des besoins.
“Nous avons construit une interface générique qui permet de combiner différents capteurs. Une partie essentielle de notre travail consiste à analyser les données fournies par les capteurs”.
Presque tous les petits capteurs conçus pour détecter les COV ou les composés odorants sont dotés d’un large éventail de sensibilités croisées, ce qui signifie que les capteurs réagissent à plusieurs composés, et pas seulement au composé cible. Cela complique l’analyse des données.
“Nous résolvons le problème en incluant plusieurs capteurs qui réagissent au composé contrôlé dans la situation de mesure. Cependant, ils réagissent différemment aux composés autres que le composé contrôlé. En comparant les résultats des différents capteurs, l’algorithme d’Aeromon peut déterminer avec plus de précision la présence du composé en question”, explique M. Irjala.
En général, environ 1 à 5 composés sont mesurés à la fois
Les clients souhaitent généralement mesurer de 1 à 5 composés à la fois. Toutefois, selon M. Irjala, le nombre maximum de composés pouvant être mesurés en un seul vol est peut-être de 15 à 20, en fonction des capteurs sélectionnés.
Irjala insiste sur l’importance de connaître le flux d’air. L’objectif est de prendre des mesures dans des conditions de vent idéales, mais les petites turbulences – changements rapides de la vitesse et de la direction du flux d’air – affectent toujours les résultats. En outre, les produits chimiques provenant d’une même fuite peuvent se comporter différemment dans l’air en raison de leur poids.
“Comprendre les résultats des mesures météorologiques fait également partie des compétences clés d’Aeromon”, explique Irjala
Le développement des capteurs PID, NDIR et TDLAS améliore la surveillance
Différents capteurs sont utilisés pour mesurer différents composés. Ils se développent actuellement rapidement.
Selon Irjala, les détecteurs à photoionisation (PID) peuvent être utilisés pour mesurer les COV. Dans un PID, les photons à haute énergie dispersent les molécules en ions chargés positivement. Les ions produisent un courant électrique qui constitue la source de signal du détecteur. Plus la concentration en COV est élevée, plus le nombre d’ions produits est important et plus le courant est élevé.
Un PID est un détecteur efficace et peu coûteux qui peut identifier la présence de plusieurs gaz et vapeurs. Les détecteurs PID fournissent des lectures instantanées, fonctionnent en continu et sont couramment utilisés dans les instruments portables de poche.
De même, un capteur infrarouge non dispersif (NDIR) ou un capteur utilisant la spectroscopie d’absorption laser à diode accordable (TDLAS) est couramment utilisé pour mesurer, entre autres, l’ammoniac, l’oxyde nitreux et le méthane.
La spectroscopie NDIR et la TDLAS sont toutes deux basées sur l’absorption de la lumière dans une longueur d’onde spécifique en présence d’un gaz cible. Ces technologies de détection se composent d’une source lumineuse, d’un détecteur et d’une cavité optique où l’échantillon de gaz est exposé à la lumière. L’ampleur de l’absorption dans une longueur d’onde spécifique au gaz est transformée en concentration.
“La miniaturisation de ces technologies nous a énormément aidés à mesurer les composants avec précision. Le poids, les performances et la fiabilité de ces capteurs nous permettent désormais de collecter des données fiables, ce que nous recherchons en permanence”, explique M. Irjala.