Un dispositif portable pour mesurer la pollution au plomb

Des chercheurs américains ont créé un dispositif miniature permettant de détecter en quelques minutes la pollution au plomb dans les couches de sédiments. Une méthode rapide qui permettrait de s’affranchir des tests réalisés en laboratoire.

Le plomb fait partie des métaux lourds les plus présents dans l’environnement et en particulier dans le fond des rivières. Actuellement, la détection d’une pollution aux métaux lourds nécessite la collecte d’échantillons par bateau puis l’envoi à un laboratoire d’analyse, ce qui prend plusieurs jours.

Un détecteur portable à base de graphène

La détection de plomb nécessite actuellement l’utilisation de techniques de caractérisation lourdes telles que la spectroscopie d’absorption atomique ou la spectrométrie de masse par plasma à couplage inductif (ICP-MS). Ces méthodes ne sont pas des techniques de terrain et elles ne sont ni rapides ni économiques.

L’équipe de chercheurs de l’université américaine Rutgers (State University of New Jersey) a donc travaillé sur le développement d’une méthode de détection électrochimique basée sur la voltamétrie. D’après l’étude publiée dans la revue “IEEE Sensors”, le fonctionnement de ce nouveau détecteur de plomb repose sur l’utilisation des propriétés électrochimiques de l’oxyde de graphène.

Ce détecteur a ainsi été développé, calibré, testé et sa performance analysée. Les résultats semblent prometteurs, car la sensibilité du détecteur est plutôt bonne :

73 µA ppb-1 cm-2 sur la gamme 0-100 ppb ;
9 µA ppb-1 cm-2 sur la gamme 100 ppb-20 ppm ;
limite de détection de 4 ppb.

Ce détecteur est ainsi capable de quantifier de faibles quantités de métaux lourds dans les sédiments.

Ce nouveau laboratoire portable peut détecter la pollution au plomb rapidement dans les sédiments collectés par le navire. Credit Azam Gholizadeh, Rutgers University–New Brunswick

Un champ d’application très étendu

Les sédiments de nombreuses rivières américaines sont contaminés par des déchets industriels déversés il y a des décennies. La gestion des déblais de dragage des canaux de navigation nécessite donc une identification rapide des zones contaminées, afin de limiter l’impact sur les écosystèmes et l’agriculture. Cette nouvelle technique de mesure pourrait donc permettre de réaliser des programmes de gestion économiques et efficaces.

Les prochains travaux devraient porter sur la miniaturisation, afin de créer un instrument portable qui soit capable de donner le taux de pollution simultanément de la collecte de sédiments.

Par ailleurs, au-delà de la détection de plomb dans les sédiments, cette méthode pourrait être utilisée pour analyser le taux de métaux lourds présent dans l’eau potable, voire dans les aliments.

Mehdi Javanmard, professeur associé au Department of Electrical and Computer Engineering, précise : “Avec un outil comme celui-ci, un jour, vous pourriez aller dans un bar à sushi et vérifier si le poisson que vous avez commandé contient du plomb ou du mercure.”

D’après l’article de Todd Bates du 26 août 2020 pour Rutgers