I. Quels sont les Enjeux liés aux Capteurs de Pollution et de CO2 ?
Les capteurs de pollution jouent un rôle crucial dans la surveillance de la qualité de l’air et de l’environnement. Ils permettent de collecter des données précises sur les niveaux de divers polluants, offrant ainsi des informations essentielles pour la protection de la santé publique et la préservation de l’environnement. Pour vous repérer et prendre les bonnes décisions, découvrez notre guide de la ville intelligente. Les enjeux principaux incluent :
Protection de la Santé Publique
La pollution de l’air est liée à de nombreux problèmes de santé, tels que les maladies respiratoires, cardiovasculaires et certains cancers. Les capteurs permettent de détecter des niveaux dangereux de polluants et d’alerter les populations. Par exemple, les micro-capteurs peuvent être utilisés par des personnes atteintes de maladies respiratoires ou des sportifs pour surveiller leur exposition individuelle à la pollution de l’air.
Préservation de l’Environnement
En surveillant les émissions de polluants, les capteurs aident à identifier les sources de pollution et à mettre en œuvre des mesures pour réduire leur impact sur les écosystèmes. Les capteurs intégrés dans les systèmes d’irrigation, les pipelines, les réservoirs et les stations météorologiques permettent une surveillance continue de l’environnement.
Politiques et Réglementations
Les données collectées par les capteurs de pollution sont cruciales pour l’élaboration et l’application de politiques environnementales efficaces. Elles fournissent une base scientifique solide pour justifier de nouvelles réglementations et vérifier le respect des normes de qualité de l’air existantes.
Sensibilisation et Éducation des populations
Les informations fournies par les capteurs peuvent sensibiliser le public à la qualité de l’air et encourager des comportements plus respectueux de l’environnement. La publication des données de pollution en temps réel favorise la transparence et peut encourager des choix de vie plus écologiques, comme l’adoption de modes de transport durables
II. Quels sont les Différents Types de Pollution à détecter ?
Les capteurs de pollution mesurent divers types de polluants présents dans l’air. Parmi les principaux types de pollution surveillés, on retrouve :
Les différents Polluants Atmosphériques
Particules Fines (PM2.5 et PM10)
Petites particules solides ou liquides en suspension dans l’air, provenant des véhicules, de l’industrie, et d’autres sources de combustion.
Les particules sont classées en fonction de leur taille :
- PM10 : particules de diamètre inférieur à 10 micromètres. Elles sont retenues au niveau du nez et des voies aériennes supérieures ;
- PM2,5 : particules de diamètre inférieur à 2,5 micromètres. Elles pénètrent profondément dans l’appareil respiratoire jusqu’aux alvéoles pulmonaires et peuvent passer dans la circulation sanguine.
Les particules sont particulièrement nocives pour la santé. Elles provoquent des irritations et des problèmes respiratoires chez les personnes sensibles et sont associées à une augmentation de la mortalité (affections respiratoires, maladies cardiovasculaires, cancers, etc.). Ce sont d’ailleurs elles qui noircissent la façade des bâtiments urbains.
Oxydes d’Azote (NO2 et NOx)
Émis principalement par les véhicules et les centrales électriques, gaz irritant pour les bronches et favorisant les crises d’asthmes et les infections pulmonaires. Les personnes asthmatiques et les jeunes enfants sont plus sensibles à ce polluant.
Dioxyde de Soufre (SO2)
Provient de la combustion des combustibles fossiles (fioul, charbon …). Quelques procédés industriels émettent également des oxydes de soufre, comme la production d’acide sulfurique, la production de pâte à papier, le raffinage du pétrole, etc. Ils peuvent également être émis par la nature, notamment par les volcans. Ils provoquent une irritation des muqueuses, de la peau et des voies respiratoires (toux, gêne respiratoire, troubles asthmatiques).
Monoxyde de Carbone (CO)
Résultat de la combustion incomplète de carburants, dangereux à des concentrations élevées.
Ozone Troposphérique (O3)
L’ozone (O3) est un gaz indispensable à la vie terrestre. Naturellement présent dans l’atmosphère, il forme une couche dans la stratosphère, qui protège des rayons ultraviolets. Plus de 97 % des rayons ultraviolets sont interceptés par cette couche. Dans les basses couches de l’atmosphère, l’ozone est en revanche un polluant atmosphérique nocif pour la santé humaine, les animaux et les végétaux, à cause de son caractère oxydant.
L’ozone a ainsi des effets négatifs importants sur la santé. Il est irritant pour l’appareil respiratoire et les yeux, et il est associé à l’augmentation du taux de mortalité durant les épisodes de pollution.
Les Polluants Chimiques
Composés Organiques Volatils (COV)
La famille des composés organiques volatils (COV) regroupe toutes les molécules formées d’atomes d’hydrogène et de carbone (hydrocarbures), et celles dont les atomes d’hydrogène sont remplacés par d’autres atomes comme l’azote, le chlore, le soufre, ou l’oxygène. Ce sont des gaz et des vapeurs qui peuvent s’évaporer plus ou moins rapidement à température ambiante.
Métaux Lourds
Les métaux lourds regroupent une famille de composés assez vaste (plomb, mercure, arsenic, nickel, cadmium, zinc, chrome…), la plupart se trouvant à l’état particulaire, à l’exception du mercure (état gazeux). Ils proviennent de la combustion des charbons, pétroles, ordures ménagères et de certains procédés industriels (métallurgie des métaux non ferreux notamment). Certains métaux tels le cadmium, le mercure, le plomb ou encore le chrome sont retrouvés dans la fumée de tabac.
Les Polluants Biologiques
Les polluants biologiques sont tous les contaminants présents dans notre environnement qui proviennent d’organismes vivants. Certains exemples courants peuvent être le pollen de plantes et d’arbres, les excréments d’animaux (urine, fèces, squames, cellules cutanées, salive, etc.), les acariens, les champignons comme la moisissure et le mildiou, les insectes et les agents pathogènes comme les bactéries et les virus.
III. Exemples de Succès d’Implémentation de Capteurs de Pollution et CO2
Les projets d’implémentation de capteurs de pollution et de CO2 sont nombreux. Un observatoire et une fédération ATMO, et une fédération CINOV existent et répertorient ces projets pour la surveillance de la qualité de l’air.
Anthony – BP2018, projet 6 : qualité de l’air, capteurs et diffusion des données : détection des particules fines (PM10, PM2.5 et PM1) et du dioxyde d’azote (NO2)
La ville d’Antony a déployé un réseau de capteurs de pollution dans le cadre de son initiative de smart city. Ces capteurs mesurent en temps réel plusieurs polluants atmosphériques, notamment les particules fines (PM10, PM2.5 et PM1) et le dioxyde d’azote (NO2). L’idée de ce projet est d’impliquer les Antoniens dans la mesure de la qualité de l’air dans leur quartier et dans l’accès aux mesures effectuées.
Les capteurs déployés sur de nombreux sites fournissent des mesures et répondent au besoin des citoyens de connaître l’état de la qualité de l’air à un endroit spécifique et à un instant donné. Ce projet vise à sensibiliser la population aux enjeux de la pollution atmosphérique et à aider les décideurs locaux à prendre des mesures informées pour améliorer la qualité de l’air.
Le projet européen CITI-SENSE : détection de l’humidité relative, de la température, du bruit, du CO2, NO2, des particules fines (PM10, PM2.5), de l’ozone, CO (cobalt) et du radon
CITI-SENSE était un projet financé par l’Union Européenne dans le cadre du 7e programme-cadre (FP7), avec un budget d’environ 12 millions d’euros. Il visait à développer et déployer des capteurs de pollution de l’air dans 9 villes européennes : dont Oslo, Barcelone, Ljubljana, Belgrade, Vienne, Edimbourg, Haïfa, Ostrava et Vitoria-Gasteiz. Le projet a mis l’accent sur l’engagement citoyen, en encourageant les habitants à participer à la collecte de données sur la qualité de l’air. CITI-SENSE a également développé des outils de visualisation et d’interprétation des données pour rendre l’information accessible au grand public. Le projet a contribué à améliorer la compréhension de la variabilité spatiale et temporelle de la pollution atmosphérique en milieu urbain.
Mexico – Projet VER-PM 2.5: mesure de la qualité de l’air
Il s’agit d’une initiative de recherche sur la pollution atmosphérique par les particules qui utilise des capteurs peu coûteux en combinaison avec des équipements de qualité réglementaire. Avec ces capteurs, un réseau est construit pour la surveillance continue de la concentration de particules inférieures à 2,5 µm (PM2,5), qui aura une couverture suffisamment large pour décrire leur répartition spatiale dans la région centrale du Mexique.
Londres – Breath London : détection des particules fines et du NO2
London Breath est un projet innovant de cartographie de la pollution de l’air à Londres. Il utilise des capteurs portables que les citoyens volontaires portent lors de leurs déplacements quotidiens. Ces capteurs mesurent en continu les niveaux de pollution incluant le NO2 et les particules fines. Les données collectées sont géolocalisées et agrégées pour créer une carte détaillée et dynamique de la pollution de l’air dans la ville.
Ce projet vise à fournir une compréhension plus fine de l’exposition individuelle à la pollution, en tenant compte des variations locales et temporelles que les stations de mesure fixes ne peuvent pas capturer. London Breath contribue également à sensibiliser les participants et le public aux enjeux de la qualité de l’air urbain et à encourager des changements de comportement pour réduire l’exposition à la pollution.
Paris – Pollutrack : détection des PM2,5
Le projet Pollutrack à Paris est une initiative innovante visant à surveiller la qualité de l’air en temps réel grâce à une flotte de véhicules équipés de capteurs de pollution. Lancé par la mairie de Paris en collaboration avec Airparif et d’autres organismes, Pollutrack utilise environ 400 véhicules, dont 300 véhicules d’Enedis et 100 VTC de l’opérateur Marcel, pour collecter des données sur les particules fines PM2,5. Ces véhicules parcourent la ville et transmettent quotidiennement environ deux millions de relevés, permettant de créer une cartographie précise et interactive de la pollution de l’air à Paris.
Le carte Pollutrack à Paris
Cette carte, accessible en ligne, est mise à jour toutes les heures et permet aux Parisiens de connaître les niveaux de pollution dans leur quartier, ainsi que les prévisions pour le lendemain. Ce dispositif aide non seulement à sensibiliser le public, mais aussi à identifier les “hotspots” de pollution et à prendre des mesures pour améliorer la qualité de l’air dans la capitale
V. Exemples de Budget pour des Projets de Capteurs de Pollution
| Ville | Taille | Budget Total | Nombre de Capteurs | Types de Polluants Mesurés | Remarques |
|---|---|---|---|---|---|
| Anthony | 61.700 habitants | 12.000€ | + de 10 capteurs | Particules fines (PM 1 – 2,5 – 10), NO2 | |
| Projet CITI-SENSE 9 villes à travers l’UE | ~7,1 M d’habitants cumulés | 12.3 millions d’€ | 324 capteurs et 24 observatoires | humidité relative, température, bruit, CO2, NO2, Particules fines (PM10, PM2.5), ozone, CO (cobalt) et le radon (gaz radioactif) | 8.9 millions d’euros ont été financés par l’UE) |
| Breath London (Londres) | 8,7 M d’habitants | 750.000€ | 420 capteurs | Particules fines (PM2.5) et oxyde d’azote | Ce budget est celui du budget initial |
| Strasbourg | 277.000 habitants | 10.000€ | 60 capteurs | Particules fines : PM10 et PM2,5 voire particules ultra-fines mesure des gaz : oxydes d’azote NO2 voire ozone O3 | Il s’agit d’un projet participatif déposé en décembre 2018. |
VI- Exemples de Fournisseurs de capteurs de pollution
| Nom du fournisseur | Types de capteur de pollution | Types de solutions proposées | pays | Lien officiel |
| Clarity | Clarity Node-S (PM, NO2) Wind module (vitesse du vent et direction) Ozone module (mesures très précises de l’azote) Black carbon module (détail la composition des particules carbonées absorbant la lumière pour détecter divers sources comme le diesel ou le tabac) | Sensing-as-a-service / Air quality monitoring | USA | lien officiel |
| Nanosense | – Sonde QAI EP5000 13 mesures et un contrôle intelligent de la ventilation, chauffage et la climatisation – Sonde QAA Mesure la qualité de l’air extérieur avec 6 mesures. | Capteurs de pollution Gestion de la ventilation de parkings souterrains | France | lien officiel |
| Luftmy | Air quality sensor module (LD15TV) température, humidité, COV et PM2,5 | Capteurs de particules optiques Capteurs de gaz intelligents Instruments d’analyse de gaz haut de gamme | Chine | lien officiel |
| Honeywell | HPM Series PM1.0, PM2.5, PM4 ET PM10 | Automatisation industrielle, détection, défense, aérospatiale, domotique | USA | lien officiel |
| Kunak | Kunak AIR Pro particules (TCP, TSP, PM10, PM2,5, PM4, PM1), CO, CO2, NO, NO2, O3, H2S, SO2, NH3, COV, CH4 et HCl. Les paramètres météorologiques sont aussi disponibles tels que : température, humidité relative, pression, bruit et autres accessoires divers. | capteurs et solution d’analyse précise des Gas et particules. | Espagne | lien officiel |
En synthèse: capteur de pollution et CO2
Les capteurs de pollution sont des outils essentiels pour comprendre et améliorer la qualité de l’air dans les villes. Le succès de leur implantation dépend souvent de la maintenance, de la coordination inter-agences et du soutien financier et politique.
Comme souvent dans le domaine de la smart city, les approches sont très variables et les budgets des solutions également. C’est le cas également pour les capteurs intelligents de stationnement. Les projets bien exécutés peuvent conduire à des environnements plus sains et à une meilleure qualité de vie pour les citoyens.
