De nouveaux capteurs pour améliorer la qualité de l'air dans les villes
La qualité de l'air dans les villes européennes est aujourd'hui l'un des plus grands défis. Dans le cadre du projet de recherche Horizon 2020 CARES (City Air Remote Emission Sensing), un consortium de recherche international travaille sur de nouvelles méthodes de mesure des gaz d'échappement sans contact, à l'aide desquelles les communes peuvent prendre des mesures de réduction des émissions.
Qu'entend-on par qualité de l'air dans un projet de recherche à l'échelle européenne ? Concrètement, les chercheurs veulent développer, dans le cadre du projet de recherche CARES (Horizon 2020), de nouveaux capteurs qui seront placés au bord des routes, sur les glissières de sécurité ou sur les panneaux de signalisation et qui détecteront en quelques secondes les véhicules qui passent.
"Nous voulons surveiller les émissions des véhicules dans les villes et les zones environnementales dans des conditions réelles, sans devoir intervenir dans le trafic qui s'écoule librement", explique Alexander Bergmann, directeur de l'Institut des systèmes de capteurs électroniques de l'Université technique de Graz. Lui et son équipe sont les principaux responsables du projet pour tout ce qui concerne la mesure des particules, un domaine dans lequel l'institut compte parmi les leaders mondiaux.
De multiples possibilités de régulation du trafic
"L'objectif est de déterminer la classe d'émission de chaque véhicule grâce aux mesures", explique Bergmann. Les villes pourraient ainsi introduire un péage urbain en fonction des émissions : plus le niveau d'émission du véhicule est élevé, plus la taxe à payer serait importante. Les autorisations d'entrée dans les zones environnementales pourraient également être surveillées automatiquement, les barrières automatiques ne s'ouvrant que si les émissions polluantes de la voiture qui s'approche se situent dans la norme. Enfin, les capteurs pourraient permettre d'identifier et de retirer de la circulation les véhicules dont la puissance du moteur, et donc les émissions de polluants, ont été augmentées par des filtres à particules manipulés ou par un chiptuning.
Diapasons comme compteurs de particules
Bergmann s'attend à ce que des capteurs à distance bon marché pour la mesure des émissions soient prêts pour la production en série au plus tard à la fin du projet en 2022. Mais il fait déjà référence aux premiers tests prometteurs réalisés à l'institut, dans lesquels on travaille avec des diapasons traditionnels. Ceux-ci sont mis en vibration par des impulsions laser. Les particules qui se trouvent entre les dents du diapason sont stimulées par la vibration et commencent à "chanter" au sens propre du terme. Chaque particule émet alors des signaux acoustiques qui sont enregistrés et reproduits par le diapason. Plus il y a de particules, plus le son est fort. Le volume sonore permet alors de déterminer le nombre de particules présentes dans l'environnement.
Cette technique est déjà utilisée avec succès pour les mesures de gaz. "Notre institut a maintenant pu montrer pour la première fois que cela fonctionne également pour les particules et pourrait être une possibilité pour un capteur à faible coût", explique Bergmann. Les chercheurs de l'Université technique de Graz espèrent que la méthode de mesure fera également ses preuves dans les métropoles de Milan, Prague et Cracovie, où les études sont menées en grandeur nature dans le cadre du projet CARES.
Le projet de recherche CARES est financé à hauteur de 3.326.735,50 EUR dans le cadre du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne et est ancré dans le Field of Expertise "Information, Communication & Computing", l'un des cinq domaines stratégiques prioritaires de la TU Graz.
Partenaires de coopération :
- Ivl Svenska Miljoeinstitutet (chef de file ; SE)
- TU Graz (Institut des systèmes de capteurs électroniques ; Institut des machines à combustion et de la thermodynamique AT)
- Airyx Gmbh (DE)
- AMAT (Agenzia Mobilita' Ambiente E Territorio ; IT)
- AUTh (Université Aristote de Thessalonique ; GR)
- CTU (Université technique tchèque de Prague ; CZ)
- CULS (Université tchèque des sciences de la vie de Prague ; CZ)
- EMPA (Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche ; CH)
- ICCT (International Council on Clean Transportation ; DE)
- IIASA (Institut international d'analyse des systèmes appliqués ; AT)
- Innovhub - Stazioni Sperimentali Per L'industria (IT)
- Krakowski Alarm Smogowy (PL)
- TNO (Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique appliquée ; NL)
- Université de Heidelberg (DE)
- Université de Leeds (GB)
- Université d'York (GB)
