Détecter les polluants issus des hydrocarbures dans les eaux souterraines

Un enjeu environnemental et sanitaire majeur relevé par des chercheurs de FEMTO-ST en lien avec TotalEnergies

Les BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes) sont des polluants issus des hydrocarbures, présents dans les eaux souterraines à proximité des sites industriels et des stations-service. Classés parmi les substances toxiques, certains d'entre eux sont même reconnus comme cancérogènes. Leur détection rapide et précise est donc essentielle pour préserver les ressources en eau et protéger la santé humaine. Pour relever ce défi, des chercheurs de FEMTO-ST, en collaboration avec TotalEnergies, ont mis au point une nouvelle génération de capteurs capables d’identifier ces polluants à très faibles concentrations. Une avancée technologique majeure qui ouvre la voie à une surveillance plus efficace et à des stratégies de dépollution mieux ciblées.

Une double innovation pour une détection ultra-performante

Les molécules de BTEX sont peu réactives, ce qui les rend difficiles à détecter et encore plus complexes à éliminer. Pour contourner cet obstacle, les chercheurs ont exploité des interactions supramoléculaires spécifiques aux cycles aromatiques de ces composés. En concevant et en synthétisant un polymère optimisé pour ces interactions, ils ont pu déposer une couche nanométrique ultra-sensible sur la surface active d’un capteur.

Mais ce n’est pas tout : la détection des polluants dans l’eau souterraine pose également un défi technique, car les capteurs doivent être autonomes, robustes et interrogeables à distance. Pour répondre à ces contraintes, l’équipe de recherche a misé sur des capteurs acoustiques à ondes élastiques de surface. En utilisant un substrat en tantalate de lithium, un matériau piézoélectrique, ils ont réussi à concevoir un dispositif capable d’opérer directement en milieu aquatique, sans perte du signal acoustique.

Des performances inédites et des applications concrètes

Grâce à cette approche combinant chimie supramoléculaire et ingénierie des capteurs acoustiques, les chercheurs ont atteint une sensibilité exceptionnelle, permettant de détecter les BTEX à des concentrations inférieures à 0,5 ppm – soit la limite imposée par les agences environnementales. Cette percée scientifique a déjà conduit au dépôt de deux brevets et à une publication scientifique.

Vers une surveillance en temps réel des eaux souterraines

L’objectif désormais est de tester ces capteurs en conditions réelles, directement dans le sous-sol et sur de longues périodes. À terme, le déploiement d’un réseau de capteurs sur des sites industriels pourrait révolutionner la surveillance des eaux souterraines, en offrant une solution fiable et continue pour détecter et prévenir la contamination par les hydrocarbures.

Contacts :

Jean-Michel Friedt (FEMTO-ST)
Frédéric Chérioux (FEMTO-ST)
Nathalie Nief (TotalEnergies)

Voir article paru dans CNRS Ingénierie

Plus d'informations : ACS Publications 10.1021/acsomega.4c08826

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Détection de BTEX dans l’eau par reconnaissance supramoléculaire