Applications possibles de l’AwayTeam hors du monde : un laboratoire sur un drone qui suit la pollution de l’air sur Terre

Note de l’éditeur: La NASA utilise actuellement le Hélicoptère d’ingéniosité sur Mars dans le cadre de la mission du rover Mars Perseverance. Au moment de cette publication, il a volé 67 fois et continue de fonctionner bien au-delà de sa durée de vie prévue. Ingenuity a été conçu comme une démonstration technologique visant à guider le développement des futurs hélicoptères planétaires. Des versions plus récentes sont à l’étude pour une mission Mars Sample Return et le plus gros drone Dragonfly volera dans le ciel de Titan dans les années 2030. La technologie décrite dans ce communiqué de presse utilise une technologie commerciale disponible dans le commerce, telle qu’un ordinateur Arduino. L’application des drones a explosé – dans le bon sens comme dans le moins bon. Les drones sont une technologie désormais familière et courante pour des millions de personnes. Ainsi, apprendre à utiliser un drone que vous recevez en cadeau – ou celui employé par la ferme dans laquelle vous vivez – offre désormais une voie de carrière dans l’exploration planétaire. La technologie décrite dans ce drone quadricoptère antipollution atmosphérique est directement applicable au genre de choses que vous voudriez avoir avec vous lorsque vous menez une mission Away Team sur d’autres mondes à la recherche d’emplacements possibles de vie passée ou présente.

L’air pollué peut contribuer au développement de l’asthme et d’autres pathologies, et la première étape vers la lutte contre ses effets est une surveillance continue et précise. La plupart des appareils de mesure sont fixes, placés à quelques mètres au-dessus du sol, mais les contaminants peuvent s’éloigner. Aujourd’hui, des chercheurs publiant dans Analytical Chemistry d’ACS ont développé un système de « laboratoire sur drone » qui, contrairement à des gadgets similaires, peut détecter et analyser les niveaux de polluants, tels que le sulfure d’hydrogène malodorant, tout en flottant au milieu de l’eau. air.

Le sulfure d’hydrogène (H2S) est l’un des polluants atmosphériques les plus puants, bien connu pour son odeur putride d’œuf pourri. Bien qu’on le trouve naturellement dans l’eau des puits et dans les émissions volcaniques, c’est également un sous-produit courant des raffineries de pétrole et des usines de traitement des eaux usées. Le gaz est irritant et, en quantité suffisamment élevée, il peut être toxique. La plupart des méthodes de quantification du H2S et d’autres polluants reposent sur des instruments basés au sol, et des appareils coûteux tels que des satellites sont nécessaires pour collecter des mesures à des altitudes plus élevées. Des drones sans pilote ont été utilisés par les chercheurs pour collecter des échantillons dans les airs, mais les analyses devaient encore être effectuées au sol avec des instruments traditionnels. Ainsi, João Flávio da Silveira Petruci et ses collègues voulaient créer un « laboratoire sur drone » peu coûteux, capable d’échantillonner et d’analyser le gaz H2S dans l’air et de rapporter les résultats en temps réel – une première pour des appareils de ce type.

À l’aide d’une imprimante 3D, l’équipe a fabriqué un appareil personnalisé monté au bas d’un drone quadricoptère disponible dans le commerce. Il a profité d’une réaction chimique unique entre le H2S et une molécule d’acétate mercurique de fluorescéine rougeoyante. Lorsqu’elle est excitée par une lumière LED bleue intégrée, l’interaction a provoqué une diminution de l’intensité de la fluorescence verte, qui a été détectée et quantifiée. Cette réaction est très sélective et n’est pas affectée par d’autres polluants atmosphériques gazeux interférents.

L’équipe a emmené son drone dans une usine de traitement des eaux usées, où elle a échantillonné l’air au sol, puis à environ 30 et 65 pieds dans les airs à trois moments différents de la journée. Le dispositif de détection transmettait ses résultats via Bluetooth à un smartphone, permettant une surveillance en temps réel. Dans la soirée, la concentration en H2S a nettement augmenté à mesure que le drone prenait de l’altitude, sans jamais dépasser le niveau ambiant acceptable. Les chercheurs affirment que ce système pourrait être adapté pour détecter d’autres polluants à l’avenir.

Circuit électrique de la plateforme analytique de laboratoire sur drone proposée. — Chimie analytique

Les auteurs reconnaissent le financement de la Coordination pour l’amélioration du personnel de l’enseignement supérieur, de la Fondation de soutien à la recherche de l’État du Minas Gerais et du Conseil national pour le développement scientifique et technologique.

L’American Chemical Society (ACS) est une organisation à but non lucratif agréée par le Congrès américain. La mission de l’ACS est de faire progresser l’entreprise chimique au sens large et ses praticiens pour le bénéfice de la Terre et de tous ses habitants. La Société est un leader mondial dans la promotion de l’excellence dans l’enseignement scientifique et dans l’accès à des informations et à des recherches liées à la chimie grâce à ses multiples solutions de recherche, ses revues à comité de lecture, ses conférences scientifiques, ses livres électroniques et son périodique hebdomadaire Chemical & Engineering News. Les revues de l’ACS sont parmi les plus citées, les plus fiables et les plus lues dans la littérature scientifique ; cependant, ACS elle-même ne mène pas de recherche chimique. En tant que leader des solutions d’information scientifique, sa division CAS s’associe à des innovateurs mondiaux pour accélérer les percées en conservant, connectant et analysant les connaissances scientifiques mondiales. Les bureaux principaux d’ACS se trouvent à Washington, DC et à Columbus, Ohio.

AirQuality Lab-on-a-Drone : une plateforme IoT analytique imprimée en 3D à faible coût pour la surveillance verticale du H2S gazeuxChimie analytique (accès libre)

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