Projet ANR-11-ECOT-0012 – OSPÉGAZ : Oxydes sans plomb pour la détection de gaz
Programme : Production durable et technologies de l'environnement (ECOTECH) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur didier FASQUELLE (UNIVERSITE DU LITTORAL COTE D'OPALE)
Partenaires : Institut des Sciences Chimiques de Rennes; Unité de Dynamique et Structure des Matériaux Moléculaires
Montant : 538896.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : OSPÉGAZ
Oxydes sans plomb pour la détection de gaz
La surveillance de notre environnement et la réalisation de systèmes d'instrumentation  compatibles avec la directive RoHS (restriction de substances dangereuses) font partie des objectifs de la société SIMTRONICS. Cette entreprise, qui est une filiale du groupe UTC Fire & Security est fortement impliqué dans un programme visant à réduire son impact environnemental. La détection de gaz, qui utilise aujourd'hui principalement des capteurs optiques, des capteurs électrochimiques à base de plomb et des capteurs à base platine/palladium, est un marché très porteur (estimé à 3 milliards d'euros) et doté d'une forte croissance (10%). Les tensions à moyen terme sur le marché du platine et la nécessité de développer de nouveaux systèmes d'instrumentation dédiés à la surveillance de la qualité de l'air intérieur et à la détection de substances dangereuses impliquent l'étude et le développement de nouveaux capteurs élaborés à partir de produits compatibles avec les enjeux environnementaux (RoHS, REACH), économiques (matériaux à faible coût, techniques de réalisation fiables, durée de vie élevée). Le projet OSPÉGAZ vise à développer des systèmes d’instrumentation intégrés innovants dédiés à la caractérisation des différentes expositions environnementales en lien notamment avec les actions recommandées dans le cadre du PNSE2 pour les impacts sanitaires avérés. Ces appareils qui intégreront de nouveaux capteurs de gaz à base d’oxydes sans plomb seront dédiés à la détection de gaz explosibles, à la protection contre les risques toxiques et la surveillance de la qualité de l'air. Nos travaux préliminaires nous ont permis d’optimiser les conditions d'élaboration de films minces sans plomb et ont montré que les propriétés pyroélectriques de ces oxydes ferroélectriques autorisent d’autres applications telle que la détection de gaz par cellule optoélectronique. Des démonstrateurs catalytiques réalisés à partir de films BST ont donné quelques résultats très encourageants. Ces oxydes sans plomb nous permettront donc de développer une nouvelle génération de capteurs de gaz innovants de différentes technologies (capteurs passifs et catalytiques, cellules optoélectroniques intégrant un capteur pyroélectrique, cellules optiques). Ces  technologies nous ouvrent un champ d'étude et d'investigation plus vaste pour un même matériau de base, incluant la possibilité de détecter un panel de gaz également plus vaste. Pour les capteurs de gaz proposés, les impératifs (faible coût, composition des films ajustable, dépôt sur des substrats de nature différente, transfert vers l'industrie, épaisseur et structure variables)  nous ont amené à utiliser plusieurs techniques de dépôt pour la réalisation de films minces et épais. Le projet OSPÉGAZ vise, notamment, à remplacer les capteurs de gaz actuels (contenant du plomb, pour mémoire les sociétés qui fabriquent des cellules électrochimiques consomment entre 1 à 2 T de plomb par an) par des capteurs à base d’oxydes sans plomb, à réaliser des capteurs catalytiques sans platine (diminution du coût et nécessité de développer une alternative technologique avant l’épuisement des ressources en platine), à démontrer que les capteurs pyroélectriques à base d’oxydes ferroélectriques appliqués à la détection de gaz ouvrent de nouvelles perspectives (sensibilité élevée et gamme étendue de détection), à développer de nouveaux capteurs en accord avec le plan de santé (PNSE2) qui vise à réduire les émissions aqueuses et atmosphériques de substances prioritaires (benzène, HAP hydrocarbures aromatiques polycycliques, solvants chlorés…) tels que les cellules optiques. En maîtrisant la puissance électrique des nouvelles cellules de détection, nous espérons montrer qu'il sera ensuite possible de transposer ces nouvelles technologies de capteurs dans la gamme d'instrumentation SIMTRONICS.