Une équipe internationale de chercheurs a développé un système laser capable de détecter simultanément plusieurs gaz polluants dans l’air en quelques secondes. La technologie utilise des fibres optiques spéciales et des gaz sous pression pour générer des faisceaux laser ultra-précis. Les premiers tests montrent une détection rapide et fiable du CO2 et du SO2, deux gaz majeurs responsables du réchauffement climatique et de la pollution atmosphérique.
La pollution de l’air tue 7 millions de personnes par an selon l’Organisation mondiale de la santé et constitue l’un des plus grands défis de notre siècle. Les outils spectroscopiques avancés pour la détection des gaz environnementaux, capables de surveiller avec précision plusieurs gaz en temps réel et avec une sensibilité élevée, sont donc de la plus haute importance pour le monde.
Un système optique innovant pour traquer les polluants
L’équipe dirigée par le professeur agrégé Christos Markos de DTU Electro au Danemark a présenté dans Nature Communications une nouvelle méthode permettant de synthétiser plusieurs raies spectrales optiques étroites, réglées avec précision et indépendamment dans le proche infrarouge et le moyen infrarouge.
Le laser a été combiné à la photo-acoustique et les chercheurs ont démontré la capacité d’un système robuste à surveiller plusieurs gaz en temps réel et avec une sensibilité élevée. Le système développé est basé sur la technologie émergente des fibres antirésonantes à noyau creux remplies de gaz, dont les auteurs comptent parmi les leaders mondiaux. Deux fibres creuses différentes remplies de gaz actifs sont combinées dans une configuration en cascade générant de fortes impulsions laser ciblant le dioxyde de carbone et le dioxyde de soufre.
Le dispositif repose sur deux fibres optiques creuses remplies de gaz qui agissent comme des filtres ultra-sélectifs. La première fibre contient du méthane sous pression, tandis que la seconde contient de l’hydrogène. Cette configuration permet de générer des rayons laser parfaitement adaptés pour identifier les « signatures » spécifiques des gaz recherchés dans l’air.
Détection rapide et simultanée des polluants
L’avantage majeur du système réside dans sa capacité à analyser plusieurs gaz en même temps, là où les technologies actuelles doivent les détecter un à un. Les chercheurs soulignent que « chaque faisceau laser cible spécifiquement un gaz sans interférence avec les autres molécules présentes ».
Les avantages de l’appareil :
• Analyse de plusieurs gaz en quelques secondes
• Précision accrue grâce aux lasers ultra-fins
• Plus grande fiabilité que les systèmes existants
Applications concrètes pour l’environnement
Un tel système peut être utilisé dans l’industrie lourde et le transport maritime pour surveiller les émissions nocives et les émissions de gaz à effet de serre. Cela fait partie des nouvelles réglementations de l’UE qui fixent un objectif de réduction nette des émissions nettes de gaz à effet de serre d’au moins 55 % d’ici 2030 par rapport aux niveaux de 1990.
Les premiers tests ont démontré l’efficacité du système dans la détection du CO2 et du SO2. Ces deux gaz jouent un rôle central dans la qualité de l’air et le changement climatique. Le CO2 est le principal gaz à effet de serre d’origine humaine, tandis que le SO2 contribue aux pluies acides et à la pollution urbaine.
Domaines d’application :
• Surveillance de la pollution dans la ville
• Contrôle des rejets industriels
• Surveillance des changements atmosphériques
Un outil adaptable pour l’avenir
Le système peut être modifié pour détecter d’autres types de gaz en ajustant simplement les paramètres des lasers. Les chercheurs travaillent à réduire la taille de l’appareil pour le rendre transportable sur le terrain.
Cette nouvelle technologie laser marque une avancée majeure dans la détection des gaz atmosphériques. Sa capacité à mesurer simultanément plusieurs polluants offre des opportunités accrues en matière de protection de l’environnement et de lutte contre le changement climatique.
Article : « La synthèse de lignes Raman à fibres creuses anti-résonantes remplies de gaz permet d’accéder à la région de l’empreinte moléculaire » – DOI : https://www.nature.com/articles/s41467-024-52589-8#MOESM5
