Micro-capteurs pour le suivi de la qualité de l’air intérieur et extérieur - Volume 1 De l’usage de micro-capteurs à des fins d’évaluation de l’exposition individuelle.
- Type de publi. : Rapport
- Date de publi. : 01/05/2022
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Auteurs :
Nathalie RedonLaurence AllardChristophe DebertStephan GabetBenjamin HanouneTatiana MacéMalika MadelinOlivier RamalhoKarine ZeitouniRachel NadifChristophe ParisSophie AchardChristina Aschan-LeygonieDenis BémerValérie BexNathalie BonvallotDenis CaillaudJean-Dominique DewitteMarc DurifÉmilie FreallePhilippe GlorennecGhislaine GoupilMarianne GuillemotBénédicte JacqueminOlivier JoubertDanièle LuceCorinne MandinFabien MercierChristelle MonteilAnne OppligerPierre PernotHervé Laborde-CasterotFabrice AlliotMichel AndréFleur DelvaFrançois Gaie-LevrelMarion HulinJuliette LarbreBarbara Le BotJohanna LepeuleNhan Pham-ThiJean-Marc ThibaudierEmmanuelle DurandAmandine PaillatCamille Boubal
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Organismes :
Institut Mines-Télécom [Paris]
IRCAV - Institut de Recherche sur le Cinéma et l'Audiovisuel - EA 185
AIRPARIF - Surveillance de la qualité de l'air en Île-de-France
Impact de l'environnement chimique sur la santé humaine - ULR 4483
Physicochimie des Processus de Combustion et de l’Atmosphère - UMR 8522
Laboratoire National de Métrologie et d’Essais
Pôle de recherche pour l'organisation et la diffusion de l'information géographique
Centre Scientifique et Technique du Bâtiment
Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines
Centre de recherche en épidémiologie et santé des populations
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale
Université Paris Descartes - Paris 5
Environnement, Ville, Société
Université Lumière - Lyon 2
Institut national de recherche et de sécurité (Vandoeuvre lès Nancy)
Institut de recherche en santé, environnement et travail
École des Hautes Études en Santé Publique
Département des sciences en santé environnementale
Université Clermont Auvergne
Service Pneumologie / Allergologie [CHU Clermont-Ferrand]
Optimisation des régulations physiologiques
Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques
Centre Hospitalier Régional Universitaire [CHU Lille]
Institut de recherche en santé, environnement et travail
École des Hautes Études en Santé Publique
Département Méthodes quantitatives en santé publique
Laboratoire Central de la Préfecture de Police
Département Métrologie des Polluants
Institut de recherche en santé, environnement et travail
Institut Jean Lamour
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale
Centre Scientifique et Technique du Bâtiment
Institut de recherche en santé, environnement et travail
École des Hautes Études en Santé Publique
Laboratoire d'étude et de recherche en environnement et santé
Aliments Bioprocédés Toxicologie Environnements
Université de Lausanne = University of Lausanne
AIRPARIF - Surveillance de la qualité de l'air en Île-de-France
Centre antipoison et de toxicovigilance (Paris)
Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols
Département Composants et Systèmes
Centre Hospitalier Universitaire de Bordeaux
Laboratoire National de Métrologie et d’Essais
Santé publique France - French National Public Health Agency [Saint-Maurice, France]
Service parisien de santé environnementale [Paris]
Institut de recherche en santé, environnement et travail
École des Hautes Études en Santé Publique
Laboratoire d'étude et de recherche en environnement et santé
Épidémiologie environnementale appliquée au développement et à la santé respiratoire/Environmental Epidemiology applied to Development and Respiratory Health
Institut de Recherche Biomédicale des Armées [Brétigny-sur-Orge]
Direction de l'Evaluation des Risques
Direction de l'Evaluation des Risques
Mission Sciences sociales Expertise et Société
Résumé : Les micro-capteurs ou capteurs bas coûts, appelés ainsi en raison de leur taille et de leur coût d’achat initial réduit, comparativement aux instruments de mesure utilisés dans les méthodes de référence, connaissent une expansion rapide ces dernières années. Historiquement, les premiers détecteurs de gaz ont été mis en œuvre au 19ème siècle dans l’industrie minière, avec des oiseaux canari utilisés pour la détection de monoxyde de carbone (CO) et de méthane (CH4) en vue de la prévention du risque d’explosion. Parmi les principes physiques de détection, les plus anciens sont basés sur des matériaux de type oxydes métalliques dont le plus connu est le dioxyde d’étain (SnO2) et dont le fonctionnement repose sur la conduction électrique modulée par l’absorption de gaz. Ce principe a été mis en évidence pour la première fois en 1953 par Brattain et Bardeen puis Heiland en 1954 . Le premier dispositif de détection utilisant un oxyde métallique fut conçu en 1962 par Seiyama . Le premier brevet fut déposé par le Japonais Taguchi de la société FIGARO. Cette société commença la commercialisation de ces capteurs en 1970 et reste aujourd’hui un des leaders du marché. Depuis de nombreux travaux ont été consacrés à l’amélioration des éléments sensibles, notamment en ce qui concerne les procédés de fabrication et de mise en forme du matériau, l’utilisation de dopants, de traitements physico-chimiques afin d’améliorer la sensibilité et la sélectivité de l’élément sensible. La miniaturisation de l’électronique associée a également été un des axes de recherche majeurs. Le marché global des micro-capteurs connait une forte expansion depuis 2010. Selon le cabinet d’étude de marché « Market Research Future », le marché mondial devrait peser 8,5 milliards de dollars (USD) en 2027, avec un taux de croissance annuel de 10,5% de 2021 à 2027. En France, les premières entreprises ont éclos dans les années 2000 avec CAIRPOL (créée en 2006) ou Ecologicsense du groupe TERA (créée en 2011) avec des programmes de recherche destinés à développer les éléments sensibles, ou Ethéra (créée en 2010) dans le domaine de l’air intérieur. Après une première phase en laboratoire, les premières expérimentations publiques ont lieu dans les années 2010 (e.g. dans le cadre de Futur en Seine 2009 la FING2 a développé une montre verte avec un semi-conducteur de chez MICS, ou encore l’association de sciences citoyennes Labo Citoyens créée en 2012 qui a organisé entre 2013 et 2015 plusieurs campagnes de mesures citoyennes de qualité de l’air en partenariat avec l’association Respire ou la Ville de Paris). Aujourd’hui le marché est florissant avec près de 60 000 références sur les plateformes de vente en ligne, mais plusieurs limites des micro-capteurs actuellement commercialisés sont cependant évoquées : leur consommation énergétique et leur prix de revient plus élevé que ce qui était attendu, mais aussi la complexité de leur électronique associée, leur manque de sélectivité ou leur justesse limitée. Par ailleurs, l’émergence des micro/nanosystèmes permet le développement de dispositifs miniatures, portables, « intelligents », intégrant l’élément sensible, l’alimentation, l’électronique de traitement du signal, l’électronique numérique d’analyse, les modules de conversion et de communication, qui présentent eux-mêmes parfois certaines limitations (pertes de connexion/ d’information, autonomie limitée, flou autour de la sécurisation des données personnelles, etc.). [Ce rapport contient 2 parties : Volume 1 " De l'usage de micro-capteurs à des fins d'évaluation de l'exposition individuelle " Volume 2 " Mesures citoyennes de qualité de l'air. Figures, Savoirs, Actions "]
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