Micro-capteurs pour la gestion durable de la qualité des eaux

Sous la pression croissante de besoins tant reglementaires (DCE, LEMA) que cognitifs, (exploration du fonctionnement des hydro-systemes), une des tendances lourdes de la chimie environnementale actuelle est d'evoluer vers la portabilite et le suivi in situ en continu d'un nombre croissant d'analytes necessaires a la caracterisation et au suivi fonctionnel des milieux aquatiques. En effet d'une part la reglementation impose la connaissance et le suivi des teneurs d'une liste de substances dites prioritaires avec pour objectif des concentrations inferieures aux NQE (bon etat chimique) pour 2015. Et d'autre part la notion d'etat ecologique demande des avancees en hydrobiologie et ecotoxicologie qui requierent l'utilisation de metriques comparables, or actuellement des concentrations ponctuelles (analyses conventionnelles en laboratoire) sont confrontees avec des agencements biocenotiques, par nature integrateurs. Enfin les evenements polluants, singulierement perturbateurs pour les biocenoses exposees sont generalement de nature transitoire et exigent une mesure a l'instant precis du pic de pollution, necessitant la presence d'une instrumentation prete a mesurer. Ce constat rend essentiel le developpement d'outils economiques aptes a suivre en temps reel la physico-chimie des milieux aquatiques. La conception de moyens autonomes, rapides, fiables et precis adaptes aux mesures en continu, ouvre une voie innovante a l'evaluation des flux dans l'environnement. L'installation de micro-capteurs in situ repond a cette necessite. Ce sont des instruments installes en reseau aux points nevralgiques d'un systeme sous surveillance et mesurant en continu leur environnement physico-chimique. Les principes de detection ne semblent pas constituer un facteur limitant au developpement de tels micro-capteurs. Leur choix et developpement passent par un dialogue entre demandeurs de grandeurs physico-chimiques et fournisseurs de micro-capteurs environnementaux. Les verrous scientifiques et technologiques a lever pour aboutir a des reseaux de micro-capteurs operationnels sur le terrain sont plutot situes au niveau du transducteur et du transmetteur. Aussi, les principaux axes de progres des micro-capteurs sont situes dans les domaines : - Miniaturisation, par integration des differents modules sur une meme puce, conduisant a une baisse de l'energie consommee et semble avoir au moins sur les electrodes de conductivite un effet benefique sur la sensibilite ; - Robustesse et notamment la resistance aux conditions environnementales et a l'encrassage. Ce point n'est pas un objet de recherche aussi developpe que la detection et des percees devraient etre possibles (et sont meme souhaitees) ; - Communication, un reseau de micro-capteurs doit avoir la possibilite de se geo-localiser (en cas de perte notamment), verifier l'etat de ses communications et de son voisinage, valider la qualite de ses donnees avant leur transmission, alerter en cas de situation anormale ; - Autonomie a augmenter par la diminution de la consommation energetique ou developpement de possibilites d'alimentation in situ (les biopiles pourraient etre une voie a explorer) ; - l'Eco-conception doit etre integree des le choix du principe de mesure. Dans l'eventualite de perte dans l'environnement, la constitution du micro-capteurs doit bannir l'utilisation de substances toxiques ou dangereuses pour l'environnement (notion de cycle de vie du micro-capteur a integrer). Enfin il convient de mentionner la necessite de developper les technologies de l'information et de la communication (TIC) dans le but de gerer les flux de donnees generes par un reseau de micro-capteurs de facon optimale.