# Capteur de gaz à base de graphène dédié au bilan carbone du cOMPOSTage de proximité

V. Astié, Nicolas Brun, Christophe Coillot, Sylvie Contreras, J.M. Decams, J. Fossati, V. de la Forest Divonne, S. Jouan, A. Jourdan, S. Juillaguet, et al.

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## To cite this version:

V. Astié, Nicolas Brun, Christophe Coillot, Sylvie Contreras, J.M. Decams, et al., Capteur de gaz à base de graphène dédié au bilan carbone du cOMPOSTage de proximité. ID en action!, Mission pour les initiatives transverses et interdisciplinaires du CNRS (MITI), Nov 2022, Paris, France. hal-04209570

HAL Id: hal-04209570

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Submitted on 18 Sep 2023

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Distributed under a Creative Commons CC0 1.0 - Universal - International License
# Capteur de gaz à base de graphène dédié au bilan carbone du cOMPOSTage de proximité.

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ANNEALSYS

V. Astié (Annealsys), N. Brun (ICGM), C. Coillot (L2C), S. Contreras (L2C), J-M. Decams (Annealsys), J. Fossati (FDE), V. de la Forest Divonne (FDE), S. Jouan (FDE), A. Jourdan (Compost Motion), S. Juillaguet (L2C), P. Landois (L2C/FDE), M. Mayne (CEA) & A. Mehdi (ICGM).

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ICGM
Institut Charles Gerhardt Montpellier

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LABORATOIRE
CHARLES

COULOMB
MONTPELLIER

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COMPOST
MOTION

fde

Faculté
d'Éducation

ID EN ACTION !
# Changement climatique :
du constat aux leviers d'action

## Le projet COMPOST :
Objectifs : scientifique, environnemental & pédagogique

## Conclusion & perspectives
# Changement climatique :
du constat aux leviers d'action

Le projet COMPOST :
Objectifs : scientifique, environnemental &
pédagogique

Conclusion & perspectives
# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

## 6eme rapport des experts internationaux sur le climat (IPCC)

**A.1** It is unequivocal that human influence has warmed the atmosphere, ocean and land. Widespread and rapid changes in the atmosphere, ocean, cryosphere and biosphere have occurred.

IPCC(2021) : IPCC (WG1), Climate Change 2021 - The physical Science Basis, 2021.

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# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

## 6eme rapport des experts internationaux sur le climat (IPCC)

**A.1** It is unequivocal that human influence has warmed the atmosphere, ocean and land. Widespread and rapid changes in the atmosphere, ocean, cryosphere and biosphere have occurred.

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

Impacts majeurs sur les sociétés humaines

IPCC(2021) : IPCC (WG1), Climate Change 2021 - The physical Science Basis, 2021.

IPCC(2022) : IPCC (WG2), Climate Change 2022 - Impacts, Adaptation and vulnerability, 2022.

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# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

## Répartition des émissions de GES en France (CITEPA(2022))

<table><thead><tr><th>Bilan GES en France 2021 (d'après CITEPA(2022))</th><th>en MTCO2e</th><th>en %</th></tr></thead><tbody><tr><td>Energie</td><td>45</td><td>10,8</td></tr><tr><td>Industrie</td><td>75</td><td>18,0</td></tr><tr><td>Usage des Batiments (résidentiel & tertiaire)</td><td>75</td><td>18,0</td></tr><tr><td>Agriculture</td><td>81</td><td>19,4</td></tr><tr><td>Déchets</td><td>15</td><td>3,6</td></tr><tr><td>Transports</td><td>126</td><td>30,2</td></tr><tr><td>TOTAL (hors UTCATF)</td><td>417</td><td></td></tr></tbody></table>

CITEPA(2022) : CITEPA, Bilan des émissions en France de 1990 à 2021, 2022.
# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

## Répartition des émissions de GES en France (CITEPA(2022))

<table><thead><tr><th>Bilan GES en France 2021 (d'après CITEPA(2022))</th><th>en MTCO2e</th><th>en %</th></tr></thead><tbody><tr><td>Energie</td><td>45</td><td>10,8</td></tr><tr><td>Industrie</td><td>75</td><td>18,0</td></tr><tr><td>Usage des Batiments (résidentiel & tertiaire)</td><td>75</td><td>18,0</td></tr><tr><td>Agriculture</td><td>81</td><td>19,4</td></tr><tr><td>Déchets</td><td>15</td><td>3,6</td></tr><tr><td>Transports</td><td>126</td><td>30,2</td></tr><tr><td>TOTAL (hors UTCATF)</td><td>417</td><td></td></tr></tbody></table>

CITEPA(2022) : CITEPA, Bilan des émissions en France de 1990 à 2021, 2022.

Incinération => ~3,5 % des émissions de GES (CO2)

Enfouissement => ~3,6 % des émissions de GES (CH4)
# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

## Nos déchets : d'ou viennent-ils ? Que deviennent-ils ?

Ordures Ménagères Résiduelles en France (ADEME(2019)) :
- ~570 kg/an/habitant
- ~1/3 de ces déchets sont des **biodéchets**

Les déchets sont : incinérés, enfouis ou recyclés
# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

## Nos déchets : d'où viennent-ils ? Que deviennent-ils ?

Ordures Ménagères Résiduelles en France (ADEME(2019)) :
- ~570 kg/an/habitant
- ~1/3 de ces déchets sont des **biodéchets**

Les déchets sont : incinérés, enfouis ou recyclés

Le **compostage** permet de réduire de 160 kg/an/habitant !

N.B.1 : « valorisation »= Incinération & recyclage

N.B.2 : Recyclage plastique <2 % (Gontard & Seingier (2020)

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ADEME(2019) : Déchets chiffres-clés - L'essentiel 2018, (mars 2019)

Gontard & Seingier (2020) : N. Gontard & H. Seingier, Plastique, le grand emballement, éd Stock, (2020).

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LABORATOIRE
CHARLES
MONTPELLIER

COULOMB
# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

**Compostage :** Méthode de gestion des biodéchets inspirée des processus naturels.
# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

## Compostage : Méthode de gestion des biodéchets inspirée des processus naturels.

* La matière organique est dégradée en condition idéalement aérobie

* Microfaune : bactéries, champignons=> activité microbienne => $T_0$ ~55°C (Ermolaev et al., 2015)

* Macrofaune : vers, cétoine,...

* Matière résiduelle décomposée en humus riche en matière organique (fertilisant naturel)

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## La nature recycle tout : le déchet de l'un est la nourriture de l'autre !

Ermolaev et al. (2015) : Nitrous oxide and methane emissions from food waste composting at different temperatures. Waste Manag. Vol 46.

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# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

## Compostage : un processus à optimiser ?

Brown et al. (2008), J. of Environnemental Quality.

* Situation aérobie

$$C_a H_b O_c N_d + \left(a - \frac{c}{2} - \frac{b}{4} + 3\frac{d}{4}\right) O_2 \Rightarrow aCO_2 + \left(\frac{b-3d}{2}\right) H_2O + dNH_3$$

* Situation anaérobie

$$C_v H_w O_x N_y + \left(v - \frac{w}{4} + \frac{x}{2} + \frac{3y}{4}\right) H_2O \Rightarrow \\ \left(\frac{v}{2} + \frac{w}{8} + \frac{x}{4} + \frac{3y}{8}\right) CH_4 + \left(\frac{v}{2} + \frac{w}{8} + \frac{x}{4} + \frac{3y}{8}\right) CO_2 + yNH_3$$
# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

Brown et al. (2008), J. of
Environnemental Quality.

## Compostage : un processus à optimiser ?

* Situation aérobie

$$C_a H_b O_c N_d + \left(a - \frac{c}{2} - \frac{b}{4} + 3\frac{d}{4}\right) O_2 \Rightarrow aCO_2 + \left(\frac{b-3d}{2}\right) H_2O + dNH_3$$

* Situation anaérobie

$$C_v H_w O_x N_y + \left(v - \frac{w}{4} + \frac{x}{2} + \frac{3y}{4}\right) H_2O \Rightarrow \left(\frac{v}{2} + \frac{w}{8} + \frac{x}{4} + \frac{3y}{8}\right) CH_4 + \left(\frac{v}{2} + \frac{w}{8} + \frac{x}{4} + \frac{3y}{8}\right) CO_2 + yNH_3$$

## 3 gaz à effet de serre : CO₂, CH₄ & N₂O

→ émissions CO₂ : CO₂b (cycle court) + **séquestration de C**

→ éviter la méthanisation : $PRG_{CH_4} = 28 \times PRG_{CO_2}$

→ NH₃ converti en N₂O (nitrification → dénitrification)

**Température, humidité, aération...**
# Changement climatique :
du constat aux leviers d'action

## Le projet COMPOST :

### Objectifs : scientifique, environnemental & pédagogique

## Conclusion & perspectives
* **Objectif scientifique:** capteur graphène

* **Objectif environnemental:** bilan carbone d'un composteur collectif

* **Objectif pédagogique :** implantation d'un composteur fontaine rotatif en milieu universitaire

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* **Objectif scientifique:** capteur graphène

* **Objectif environnemental:** bilan carbone d'un composteur collectif

* **Objectif pédagogique :** implantation d'un composteur fontaine rotatif en milieu universitaire

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<figure><img src="image_19.png" /></figure>
# Graphène : du matériau au capteur

Graphène : prix Nobel de
physique 2010 (Geim & Novoselov)

Monocouche d'atomes de carbone
(épaisseur 0,346 nm)

Structure en nid d'abeille

Matériau semi-conducteur

<figure><img src="image_20.png" /></figure>

Novoselov et al.(2004) : K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov et al., Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films, Science, vol. 306, (2004).

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# Graphène : du matériau au capteur

**Graphène : prix Nobel de physique 2010 (Geim & Novoselov)**

Monocouche d'atomes de carbone
(épaisseur 0,346 nm)

Structure en nid d'abeille

Matériau semi-conducteur

**Propriétés électroniques remarquables**

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Geim, Novoselov, The rise of graphene. Nature Mater, 183-191 (2007)..

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Transistor graphène (sur Si/SiO₂)

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Extrême sensibilité aux molécules gazeuses
Smiley : Sensibilité aux molécules gazeuses (Schedin et al. (2007)) :

-> Affinité « naturelle » à certains gaz
NO₂, NH₃, CO...

<figure><img src="image_25.png" /></figure>

Schedin et al. (2007) : *Detection of individual gas molecules adsorbed on graphene, Nature Materials, Vol. 6 (2007).*

<figure><img src="image_26.png" /></figure>
Smiley : Sensibilité aux molécules gazeuses (Schedin et al. (2007)) :

=> Affinité « naturelle » à certains gaz
NO₂, NH₃, CO...

=> modification de la conductivité en
fonction des molécules gazeuses
adsorbées à la surface

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Hayasaka et al. Microsystems
& Nanoengineering (2020)

$$n(\text{gaz}) = n_0 + (\delta n)$$

$$R(n(\text{gaz})) = \frac{1}{(n_0 + \delta n) q\mu} \frac{L}{S}$$

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Schedin et al. (2007) : Detection of individual
gas molecules adsorbed on graphene, Nature
Materials, Vol. 6 (2007).

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# Graphène : du matériau au capteur

Smiley face with a light ray in front of it Sensibilité aux molécules gazeuses (Schedin et al. (2007)) :

-> Affinité « naturelle » à certains gaz
NO₂, NH₃, CO...

-> modification de la conductivité en fonction des molécules gazeuses adsorbées à la surface

Peut-on fonctionnaliser le graphène pour le rendre sélectif & sensible au CH₄ ?

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Schedin et al. (2007) : *Detection of individual gas molecules adsorbed on graphene, Nature Materials, Vol. 6.*
# Graphène : du matériau au capteur

## Etapes de fabrication des capteurs graphène

### Croissance graphène sur cuivre

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ANNEALSYS

<figure><img src="image_32.png" /></figure>
# Graphène : du matériau au capteur

## Etapes de fabrication des capteurs graphène

### Croissance graphène sur cuivre

### Dépôt polymère en surface

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ANNEALSYS

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# Graphène : du matériau au capteur

## Etapes de fabrication des capteurs graphène

### Croissance graphène sur cuivre

### Dépôt polymère en surface

### Dissolution chimique

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<figure><img src="image_37.png" /></figure>

ANNEALSYS

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# Graphène : du matériau au capteur

## Etapes de fabrication des capteurs graphène

### Croissance graphène sur cuivre

### Dépôt polymère en surface

### Dissolution chimique

### Transfert sur Si/SiO2

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ANNEALSYS

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# Graphène : du matériau au capteur

## Etapes de fabrication des capteurs graphène

### Croissance graphène sur cuivre

### Dépôt polymère en surface

### Dissolution chimique

### Transfert sur Si/SiO2

### Intégration sur circuit imprimé + « chauffage »

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ANNEALSYS

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# Graphène : du matériau au capteur

## Etapes de fabrication des capteurs graphène

### Croissance graphène sur cuivre

### Dépôt polymère en surface

### Dissolution chimique

### Transfert sur Si/SiO2

### Intégration sur circuit imprimé + « chauffage »

### Fonctionnalisation silice poreuse + nanoparticules d'or = capteur graphène

Mowbray et al. (2013) : *Gold and Methane: A Noble Combination for Delicate Oxidation*, Journal of Physical Chemistry, Vol. 4.

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ANNEALSYS

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<figure><img src="image_55.png" /></figure>

<figure><img src="image_56.png" /></figure>
# Graphène : du matériau au capteur

## Banc de test du CEA – mesure résistive & évolution courbe ambipolaire

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Pas de signature du méthane (10 à 1000 ppm)
Température de fonctionnement insuffisante ?
# Graphène : du matériau au capteur

## Etapes de fabrication des capteurs graphène

Croissance graphène sur cuivre
(par CVD)

Dépôt polymère en surface
+
Dissolution chimique

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1 cm²

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### Conception de capteurs graphène (photolito+gravure)

### Intégration d'un circuit chauffage sur Si/SiO2

under progress....

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* Objectif scientifique: capteur graphène

* Objectif environnemental: bilan carbone d'un composteur collectif

* Objectif pédagogique: implantation d'un composteur fontaine rotatif en milieu universitaire

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# Bilan carbone d'un composteur de proximité

## Composteur fontaine rotatif « Compost Motion » à la faculté d'éducation (FDE)

* => adapté aux **structures collectives, immeubles & lieux accueillant du public** (par ex. université & **DR du CNRS...**)

* => fontaine entraîne une roue à aubes : brassage de la matière organique

* => Conditions de compostage contrôlées : **mesure de GES in situ**

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COMPOST
MOTION

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# Bilan carbone d'un composteur de proximité

## Caractérisations de technologies de capteurs de gaz

Infrarouges

Electrochimique

Semiconducteur

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<figure><img src="image_80.png" /></figure>

<table><thead><tr><th>Type de capteur –<br>Paramètres</th><th>Infrarouge</th><th>Electrochimique</th><th>Semi-conducteur</th></tr></thead><tbody><tr><th>Référence</th><td>INIRCD05/ME5</td><td>SEN0159</td><td>MQ4</td></tr><tr><th>Gaz cible</th><td>CO2/CH4</td><td>CO2</td><td>CH4</td></tr><tr><th>Résolution</th><td>10 ppm</td><td>10 ppm</td><td>50 ppm</td></tr><tr><th>Consommation</th><td>50 mW</td><td>1,2 W</td><td>0,75 W</td></tr><tr><th>Limitations</th><td>Fragilité</td><td>Reproductibilité</td><td>Stabilité</td></tr></tbody></table>

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# Bilan carbone d'un composteur de proximité

## Caractérisations de technologies de capteurs de gaz

Infrarouges

Electrochimique

Semiconducteur

<figure><img src="image_82.png" /></figure>

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<figure><img src="image_84.png" /></figure>

Carte CO2/CH4

<table><thead><tr><th>Type de capteur –<br>Paramètres</th><th>Infrarouge</th><th>Electrochimique</th><th>Semi-conducteur</th></tr></thead><tbody><tr><th>Référence</th><td>INIRCD05/ME5</td><td>SEN0159</td><td>MQ4</td></tr><tr><th>Gaz cible</th><td>CO2/CH4</td><td>CO2</td><td>CH4</td></tr><tr><th>Résolution</th><td>10 ppm</td><td>10 ppm</td><td>50 ppm</td></tr><tr><th>Consommation</th><td>50 mW</td><td>1,2 W</td><td>0,75 W</td></tr><tr><th>Limitations</th><td>Fragilité</td><td>Reproductibilité</td><td>Stabilité</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_85.png" /></figure>
* Objectif scientifique: capteur graphène

* Objectif environnemental: bilan carbone d'un composteur collectif

* Objectif pédagogique : implantation d'un composteur fontaine rotatif en milieu universitaire

<figure><img src="image_86.png" /></figure>

<figure><img src="image_87.png" /></figure>
## Implication des étudiant.e.s :
questionnaire, supports de communication, etc.

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### Le composteur
Adopte le bon compost'ment

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### Qu'est-ce qu'on y met ?

Tous les biodéchets naturellement dégradables sont autorisés : restes alimentaires et emballages en papier/carton.

* les fruits et les légumes,

* les restes carnés (os, arêtes, viande, poisson)

* le marc de café

* les restes de pain, pâtes, riz

* les restes de yaourts, fromage

* les végétaux du jardin (tontes, feuille, petites branches)

* les mouchoirs en papier, feuille, carton (en petits morceaux), sachets de thé

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Interdiction du plastique

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## Composteur fontaine rotatif de la Faculté d'Education (FDE)

<figure><img src="image_94.png" /></figure>
## Connexion FDE & FDS: de la réflexion autour de l'enseignement ... au module ÉTÉ (L2)

### Soutenu par le Labex NUMEV

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<figure><img src="image_96.png" /></figure>
# Sensibilisation climat & compostage à la FDE

## Connexion FDE & FDS: de la réflexion autour de l'enseignement ... au module ÉTÉ (L2)

### Soutenu par le Labex NUMEV

<figure><img src="image_97.png" /></figure>

<figure><img src="image_98.png" /></figure>

### Au module doctoral « Impact environnemental de la recherche »

#### Soutenu par l'Ecole Doctorale

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Présentation

Formations

Informations pratiques

**8.4 Impact environnemental de la recherche | FR uniquement**

Cette formation vise à présenter les enjeux planétaires du 21ème siècle au travers d'une synthèse de l'état de l'art des connaissances scientifiques de ce domaine et de l'ensemble des débats sociétaux qu'ils impliquent.

18 h | Fondamental | Plus d'informations

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Changement climatique :
du constat aux leviers d'action

Le projet COMPOST :
Objectifs : scientifique, environnemental &
pédagogique

**Conclusion & perspectives**
# Conclusion & Perspectives

* Synthèse de capteurs graphène

* Fonctionnalisation du graphène au CH4

* Synergie avec projet MIGRASENS (financement ANR 2021) : **Détection de micropolluants à base d'électrodes graphène**

* Implantation du composteur fontaine instrumenté en cours

* Module Education à la Transition Ecologique

**COMPOST : un projet « fertile » ?**

<figure><img src="image_103.png" /></figure>

<figure><img src="image_104.png" /></figure>
# Conclusion & Perspectives

<figure><img src="image_105.png" /></figure>

* Synthèse de capteurs graphène

* Fonctionnalisation du graphène au CH4

* Synergie avec projet MIGRASENS (financement ANR 2021) : **Détection de micropolluants à base d'électrodes graphène**

* Implantation du composteur fontaine instrumenté en cours

* Module Education à la Transition Ecologique

**COMPOST : un projet « fertile » ?**

Les graines qui germent ne sont pas toujours celles qui ont été semées.
Merci de votre attention !

REMERCIEMENTS :

@ L2C : S. Nanot, H. Peyre, T. Cohen, C. Consejo

@ FDE : F. Cristol, V. Munier, J. Fossati

@CEA : G. Le Chevallier - @ CTM. : R. Felix

Etudiant.e.s : Y. Pain (EPF), B. Chevance (M2), S. Benlemqanssa (M2), J. Aasine (M2), N. Augarde (DUT), F. Pagès (L3), H. Elmajdoub (M2).

@ Annealsys : J-M. Decams, V. Astié

@ Compost Motion : F. Georges

Co-financement banc de test et stagiaires (Labex NUMEV & L2C)

& la MITI

MITI - Mission pour les initiatives transverses et interdisciplinaires
# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

## D'après le dernier rapport des experts internationaux sur l'climate (IPCC(2021)-WG1) :

### Impacts majeurs sur les sociétés humaines

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Colloque MITI - 24/25 Novembre 2022 - projet COMPOST

<figure><img src="image_107.png" /></figure>
# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

## D'après le dernier rapport des experts internationaux sur le climat (IPCC(2022)-WG II) :

<figure><img src="image_108.png" /></figure>

IPCC(2022) : IPCC (WG2),
Climate Change 2022 -
Impacts, Adaptation and
vulnerability, 2022.

<figure><img src="image_109.png" /></figure>
Back-up

The conditions favorable to the formation of N₂O are not as well understood (Béline et al., 1999). Nitrous oxides can be formed during nitrification (conversion of NH₃ to NO₃⁻) and denitrification (conversion of NO₃⁻ to N₂) reactions, although they are much more commonly associated with denitrification (Brady and Weil, 2001). Denitrification involves the following transformations:

$$2 \text{NO}_3^- \rightarrow 2\text{NO}_2^- \rightarrow 2 \text{NO} \rightarrow \text{N}_2\text{O} \rightarrow \text{N}_2 \quad [1]$$

In soil systems, N₂O is much more likely to form and volatilize when the carbon to nitrogen (C/N) ratio of soil organic matter is low (<20:1), and denitrification is much more likely to occur under anaerobic conditions (Brady and
Back-up

<figure><img src="image_110.png" /></figure>

<figure><img src="image_111.png" /></figure>
# Bilan carbone d'un composteur de proximité

## Développement d'un banc de test Air/CO2/CH4

<figure><img src="image_112.png" /></figure>

<figure><img src="image_113.png" /></figure>

MFC faible débit => mélance CO2 ou CH4 de 10 à 1000 ppm
Enceinte de test
Pilotage par carte Analog Discovery
# Graphène : du matériau au capteur

## Quelle détection électronique associée au capteur ?

$$ \text{- mesure résistive : } R = \frac{1}{nq\mu} \frac{L}{S} \Rightarrow V(\Delta n) = \left(R_0 + \frac{\partial R}{\partial n} \Delta n\right) I $$

- effet Hall (champ magnétique B) :

=> Suppression des bruits 1/f

=> Champ magnétique élevé....

$$ V_H = \frac{IB}{nq} \Rightarrow V(\Delta n) = \frac{\partial V}{\partial n} \Delta n $$

- comportement ambipolaire
=> mesure résistive asservie au
point de fonctionnement optimal

$$ R(V_g) = \frac{R_0}{\epsilon + (V_g - \alpha n_O)} $$

$$ \Rightarrow V(\Delta n) = \left(R_0 + \frac{\partial R}{\partial n} \right) \left\|_{V_{g_{OPT}}} \Delta n \right\| I $$

<figure><img src="image_114.png" /></figure>
# Graphène : du matériau au capteur

## Quelle détection électronique associée au capteur ?

$$ \text{- mesure résistive : } R = \frac{1}{nq\mu} \frac{L}{S} \Rightarrow V(\Delta n) = \left(R_0 + \frac{\partial R}{\partial n} \Delta n\right) I $$

- effet Hall (champ magnétique B) :

=> Suppression des bruits 1/f

=> Champ magnétique élevé....

$$ V_H = \frac{IB}{nq} \Rightarrow V(\Delta n) = \frac{\partial V}{\partial n} \Delta n $$

- comportement ambipolaire
=> mesure résistive asservie au
point de fonctionnement optimal

$$ R(V_g) = \frac{R_0}{\epsilon + (V_g - \alpha n_o)} $$

$$ \Rightarrow V(\Delta n) = \left(R_0 + \frac{\partial R}{\partial n} \right) \left\|_{V_{g_{OPT}}} \Delta n \right\| I $$
# Bilan carbone d'un composteur de proximité

## Carte électronique CO2/CH4 pour le composteur

## Capteur électrochimique (CO2) & semiconducteur (CH4)

<figure><img src="image_115.png" /></figure>

<figure><img src="image_116.png" /></figure>

COMPOST
MOTION

## Mesure du N20 par spectroscopie THz (Shimizu et al.(2009)

<figure><img src="image_117.png" /></figure>

Shimizu et al. (2009) : *Gas Detection Using Terahertz Waves, NTT Technical Review, Vol.7, 2009.*

<figure><img src="image_118.png" /></figure>
# Graphène : du matériau au capteur

## Graphène : prix Nobel de physique 2010 (Geim & Novoselov)

* Monocouche d'atomes de carbone (épaisseur 0,346 nm)
* Structure en nid d'abeille

* Matériau semi-conducteur à gap nul

<figure><img src="image_119.png" /></figure>

Castro Neto et al. (2009) : H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim. The electronic properties of graphene. Rev. Mod. Phys., 81(1):109, 2009.
# Graphène : du matériau au capteur

**Graphène : prix Nobel de physique 2010 (Geim & Novoselov)**

Monocouche d'atomes de carbone
(épaisseur 0,346 nm)
Structure en nid d'abeille

Matériau semi-conducteur

**Propriétés électroniques remarquables:**

→Mobilité électronique élevée

→Comportement « ambipolaire »

<figure><img src="image_120.png" /></figure>

Geim, Novoselov, The rise of graphene. Nature Mater, 183-191 (2007)..

<figure><img src="image_121.png" /></figure>

Transistor graphène

<figure><img src="image_122.png" /></figure>

Extrême sensibilité aux molécules gazeuses
# Graphène : du matériau au capteur

## Etapes de fabrication des capteurs graphène

### Caractérisation optique :

- spectroscopie Raman

<figure><img src="image_123.png" /></figure>

### Caractérisation électrique :

- magnétotransport

- comportement ambipolaire

<figure><img src="image_124.png" /></figure>

<figure><img src="image_125.png" /></figure>
## Mesure du N20 par spectroscopie THz (Shimizu et al. (2009))

Shimizu et al. (2009) : *Gas Detection Using Terahertz Waves*, NTT Technical Review, Vol.7, 2009.

<figure><img src="image_126.png" /></figure>

Banc en cours d'installation
=> caractérisation par prélèvement
# Changement climatique : du constat aux leviers d'action

De 1979 (**Charney at al.(1979)**)
=>Commande de la Maison Blanche à l'académie des Sciences Américaines

## Carbon Dioxide and Climate:
A Scientific Assessment

The conclusions of this brief but intense investigation may be comforting to scientists but disturbing to policymakers. If carbon dioxide continues to increase, the study group finds no reason to doubt that climate changes will result and no reason to believe that these changes will be negligible. The

à 2021 (**IPCC(2021)**)

A.1 It is unequivocal that human influence has warmed the atmosphere, ocean and land. Widespread and rapid changes in the atmosphere, ocean, cryosphere and biosphere have occurred.
# Limites Planétaires

- Introduction : objectifs de la formation (S. Jouan, FDE)

- Menaces sur la Biodiversité & services « Ecosystémiques » (P. Ganault, CEFE)

- Cycle de l'eau (C. Peugeot, HydroSciencesMontpellier)

- Limites à la croissance (A. Tiberj, L2C)
# Éducation au Changement Climatique

- Bases physiques (T. Guillet, P. Landois, S. Juillaguet, L2C)

- Modèles du climat: état des lieux (C. Coillot (L2C), P. Landois (L2C), S. Jouan (FDE))

- Eco-citoyenneté (A. Jeziorski, LIRDEF)
# Éducation au Changement Climatique

- Bases physiques (T. Guillet, P. Landois, S. Juillaguet, L2C)

## Mesurer le rayonnement Infrarouge thermique

<figure><img src="image_127.png" /></figure>

<figure><img src="image_128.png" /></figure>

Visible

<figure><img src="image_129.png" /></figure>

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# Transition Ecologique a) Comprendre

- Réflexions sur l'anthropocène (V. Maris, CEFE)

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LA TÊTE AU CARRÉ

Philosophie de la biodiversité

23 févr. 2016

Par Mathieu Vidard

Sciences Idées

https://www.franceinter.fr/emissions/la-tete-au-carre/la-tete-au-carre-23-fevrier-2016

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- Les Plantes : meilleures alliées pour le climat (J-L. Verdeil, AGAP-CIRAD)

- Agroécologie & agrobiodiversité (A. Barnaud, DIADE-IRD)

- Penser une économie au service de la transition (B. Prevost, ART-Dev)

- Gérer, coopérer et sciences participatives (N. Ferrand, Geau-INRAE)
# Transition Ecologique a) Comprendre

## Les Plantes : meilleures alliées pour le climat (J-L. Verdeil, CIRAD)

### La feuille : siège de la photosynthèse

Photosynthèse

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### La séquestration de carbone dans les sols

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### L'arbre comme « climatisation » naturelle dans les villes

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# Transition Ecologique b) Transformer

- Modes de vie « zérodéchet » : de l'individu aux politiques collectives (T. Turchet, Métropole Montpellier)

- Eco-conception : bases de l'analyse du cycle de vie (J-L. Bantignies, L2C)

- Eco-conception : solutions autour de la durabilité des produits (S. Le Floch, LMGC)

- Sobriété Numérique (F. Rodhain, MRM-Polytech)

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FLORENCE RODHAIN

LA NOUVELLE
RELIGION DU NUMÉRIQUE

LE NUMÉRIQUE EST-IL ÉCOLOGIQUE ?

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CNS
UNIVERSITÉ DE MONTPELLIER

CÉDÉM

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# Transition Ecologique b) Transformer

- Conversion d'énergie - (B. Chenaud, L2C)

- Sensibilisation à l'utilisation du bois comme matériau écologique (S. Bardet, LMGC)

- Faire un bilan carbone (P. Valvin & C. Coillot, L2C)

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# Mini-Projets

## Présentation de projets de recherche &/ou solutions citoyennes

(P. Canadas et J-F. Dubé, LMGC)

### Comprendre le GIEC et ses rapports

* La dépollution par les plantes.

Le Lombricompostage

* Projet pédagogique autour du levain.

* Les cheveux : un outil de dépollution ?

* Projet DuraBloc : réduction des déchets au CHU de Nimes

* Urbanisme pour une ville cyclable

* Comment éviter sa première voiture ? De l'échelle de l'individu à celle de l'état.

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