Projet ANR-15-CE04-0013 – Captôt : Capteurs Première alerte pour la surveillance de mercure et chrome (VI) dans l'eau
Programme : Innovations scientifiques et technologiques pour anticiper ou remédier les risques environnementaux (DS0104) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Travis WADE (Laboratoire des Solides Irradies)
Montant : 320228.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 24 mois
Résumé : Les changements climatiques augmentent la sévérité et la fréquence des inondations ainsi la propagation de la pollution et l'exposition de l'eau à la contamination. Schiste est une source de carburant, mais il est aussi une source de mercure et des autres metaux loudrs. Les organismes de contrôle de l'eau sont à la ligne de front mais les compressions budgétaires et humaines font de ces tâches plus difficiles. Règlement poussent les mesures vers les temps réel, sur place ou in situ pour améliorer la fiabilité de la surveillance. Ce requise les capteurs portable, à faible coût et respectueux de l'environnement, qui sont en mesure de quantifier les métaux lourds dans différents types d'eau. Le problème avec les méthodes classiques d'échantillonnage est la collection de l'eau, la conservation, le transport. L’échantillonnage change l'eau: le pH et la teneur en oxygène. Cela change l'état de l'oxydation d'ions métalliques, la concentration et ne donne qu'un instantané de la qualité. La tendance à la surveillance de l'eau est passive ou échantillonnage in situ. Échantillonnage passif est effectué en plaçant des cartouches dans une masse d'eau. Les cartouches contiennent polymères chélateurs qui adsorbent sélectivement et d'ions métalliques. Après deux semaines, les échantillonneurs sont récupérés et envoyés à un laboratoire pour l'extraction et l'analyse. Les avantages de l'échantillonnage passif qui sont aux limites des quantifications (LQ) sont très faibles, en raison de pré-concentration des ions métalliques. Les résultats d'analyse représentent mieux l'eau, depuis des échantillonneurs passifs sont à l'équilibre avec l’eau. Le problème avec les échantillonneurs passifs est les temps d'échantillonnage sont longue, l'extraction et l'analyse par spectroscopie d'adsorption atomique (AAS) ou à couplage inductif spectroscopie de masse à plasma (ICP-MS) est cher. Deux ions métalliques toxiques particulièrement difficiles sont le mercure et le chrome (VI). Les niveaux autorisés pour le mercure sont sous le µg/L (0,015 µg/L eaux douces et 0,5 µg/L eaux résiduelles - normes du 27 octobre 2011 français de l'eau). En raison de la volatilité, le mercure est analysé séparément des autres métaux. Analyse de Mercure est généralement effectuée par AAS ou ICP-MS couplé avec un piégeage du vapeur froide. AAS et ICP-MS sont longues et nécessitent un laboratoire centralisé et d'un personnel qualifié. Chrome(VI) peut être analysé par colorimétrie mais il manque de sensibilité. Il peut être analysé par LC -ICP-MS, mais ce qui est rare dans les laboratoires privés. Chrome(VI) analyse nécessite une analyse rapide en raison de changements des états d’oxydations entre le prélèvement et l'analyse. La plupart de la technologie actuelle n'est pas suffisante pour répondre aux exigences des fabricants de capteurs. Les capteurs électrochimiques sont à prix bas avec des temps de réponse rapide. Les plus sensibles sont basées sur le mercure et le moins cher sont électrodes sériographie (SPE) qui sont portables et non-toxique, mais qui manquent la sensibilité sous µg/L. En plus, les systèmes électrochimiques à base de mercure ne peuvent pas détecter le mercure. Pour ces raisons, un consortium de deux laboratoires de recherche publics, le LSI et le BRGM, un laboratoire privé, SGS MULTILAB, et une petite entreprise qui fabrique des prototypes, VALOTEC, ont rejoint pour valider le potentiel d'un capteur en 3-D développé par le LSI, pour quantifier les métaux lourds, notamment le mercure, mais aussi de chrome(VI), à l'état de traces, in situ, sur le site et/ou en ligne, en utilisant l'échantillonnage passif . Comme les échantillonneurs passif, les nouveau capteurs adsorbe les ions métalliques grâce un polymère chélatant et d'obtenir l'équilibre avec l'environnement. Le temps d'adsorption est 30 minutes à vingt quatre heures et l'analyse est rapide et sur place comblant ainsi l'écart entre les échantillonneurs passifs et les capteurs électrochimiques.