La qualité de l’air est aujourd’hui un sujet de préoccupation majeur en matière de santé publique. Pour la préserver, il est nécessaire de réduire les émissions mais aussi de surveiller l’évolution chimique globale de l’atmosphère. Il importe en outre de suivre les gaz émis à l’échelle industrielle, ce qui répond également à des enjeux économiques et de sécurité.
C’est pour traiter ces différents aspects que les chercheurs d’IFPEN se sont lancés dans le développement d’un ensemble de solutions technologiques, rassemblées dans le projet Flair Suite.
L’objectif de l’équipe projet pluridisciplinaire était de développer des outils et des modèles permettant de géolocaliser, d’identifier, de quantifier et de comprendre toutes les sources d’émission de gaz à effet de serre et de polluants gazeux, d’origine naturelle ou industrielle. Axé initialement sur le monitoring du CO2 dans le contexte du captage-stockage, le projet s’est ensuite orienté vers les industries du gaz naturel et du biogaz, de la pétrochimie et de la gestion des déchets.
Aujourd’hui, sont en cours de développement :
- Des stations de monitoring de gaz (fixes et mobiles) dédiées au suivi de la qualité de l’air, détectant les fuites de gaz sur les réseaux (Flair box™, Flair car™) et les fuites diffuses au niveau du sol (Flair soil™)[1].
- Des logiciels et des algorithmes de cartographie des concentrations de gaz en temps réel (Flair map real time™), de calcul des points de fuite (Smog Leak) et de modélisation des panaches[2].
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- Une application web (Flair map™), réalisée avec xDash, offrant une restitution à la fois précise et ludique des données[3].
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De nouveaux domaines d’application
Les stations de monitoring sont configurées pour détecter la moindre fuite de gaz au sol ou dans l’air ambiant. Afin de caractériser au mieux l’origine de ces fuites, le panel de molécules surveillées est constamment élargi. Ainsi, une vingtaine de molécules sont actuellement mesurables au niveau du ppb depuis nos stations de monitoring. Les émissions naturelles de gaz (gaz des sols et liés à la biomasse, à la géothermie, au pergélisol, etc.) sont également étudiées dans le projet Flair Suite, ce qui ouvre les champs d’application possibles.
La pollution olfactive constitue un autre axe d’intérêt prépondérant du projet. La Flair box™ est ainsi capable de mesurer dans l’atmosphère un cocktail de molécules odorantes à de très faibles teneurs (ppb) :
- molécules nauséabondes naturelles (ammoniaquées), que l’on retrouve par exemple dans le fumier ou le lisier ;
- molécules de synthèse, comme le tétrahydrothiophène (THT) ajouté dans le gaz naturel pour faciliter la détection d’une fuite ou comme les fragrances agréables pulvérisées en vue de masquer les émanations de certains sites industriels.
Utilisé en conditions réelles, le dispositif a permis de distinguer les contributions odorantes de deux sites industriels : un stockage de gaz naturel (odeur d’œuf pourri : le THT) et un stockage de déchets ménagers (odeur de chou fermenté : les thiols).
Evolution de Flair : du nez, des yeux et des oreilles
Les chercheurs travaillent aujourd’hui à enrichir Flair avec de nouvelles fonctionnalités sensorielles qui viendront compléter les stations de surveillance de gaz. Ainsi, le traitement des images issues des caméras embarquées sur les stations de monitoring (fixes et mobiles) viendra compléter les cartographies des concentrations de gaz : un algorithme permettra d’afficher en photo l’environnement à 360° lors d’une mesure anormale de gaz. De même, l’étude des fréquences sonores autour des stations de monitoring sera couplée au jeu de données atmosphériques, afin de caractériser les anomalies de gaz enregistrées (bruit de fuite, passage de véhicules, etc.).
Enfin, pour des raisons d’accessibilité des sites à étudier, les stations de monitoring doivent pouvoir être embarquées sur différents modes de locomotion : à pied, en voiture, en drone, à vélo... Aussi, un effort technologique est-il en cours afin de réduire la taille et le poids des stations.
Références :
[1] Brevet : France (NP) - 23 avril 2020 - 20/04.067 « Système et procédé pour la surveillance de fuites de gaz au moyen d’une mesure optique ».
[2] Kumar P., Broquet G., Yver-Kwok C., Laurent O., Gichuki S., Caldow C., Cropley F., Lauvaux T., Ramonet M., Berthe G., Martin F., Duclaux O., Juery C., Bouchet C., Ciais P., Atmos. Meas. Tech. Discuss. [preprint], in review, 2020. https://doi.org/10.5194/amt-2020-226.
[3] Berthe G., Rouchon V., Ben Gaid M., El Feki A., Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLIII-B4-2020, 775–779, 2020. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLIII-B4-2020-775-2020.
Contact scientifique : guillaume.berthe@ifpen.fr
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