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Le Service d’incendie et de sécurité des sapeurs-pompiers du Bas-Rhin (SIS 67) intervient chaque année sur 650 feux de broussailles et une vingtaine de feux de forêt. Un risque d’incendie accentué par le dérèglement climatique, mais aussi le taux de boisement du Bas-Rhin : 37 %, contre 29 % pour la moyenne nationale. Coté feux d’entrepôts et de sites industriels, on compte plus 4 000 interventions en France en 2024*.

Problème, au-delà des flammes, ces incendies libèrent des fumées toxiques voire mortelles composées de composés gazeux et de particules : des polluants inorganiques gazeux tels que les oxydes d’azote, des composés organiques volatils (COV), et, dans certains cas, des composés organiques halogénés contenant des atomes de chlore ou de fluor tel que les PFAS. Pour les analyser et ainsi évaluer leur dangerosité en temps réel, un consortium transfrontalier a conçu un drone longue distance, à énergie propre.

Une analyse immédiate de la toxicité de l'air

Avec ce drone, les secours vont obtenir une analyse immédiate de la toxicité de l'air, qui leur permet de décider s’il faut évacuer la population ou si le risque est maîtrisé, explique Stéphane Le Calvé, directeur de recherche au CNRS et membre du consortium. En effet, les concentrations des polluants inorganiques gazeux et des particules sont mesurés à l’aide de capteurs embarqués qui transmettent leurs résultats en temps réel aux forces de secours au sol.

C’est après les incendies de 2022 au Pyla que nous avons eu l’idée de monter ce projet Interreg appelé Hedraf. Avec plusieurs partenaires scientifiques français et allemands, nous nous sommes rapprochés des sapeurs-pompiers bas-rhinois et allemands, poursuit le chimiste à l'Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (Icpees - Unistra/CNRS).

Le cœur de la technologie pour la métrologie des polluants organiques gazeux est développé à l’Icpees : un préleveur composé d’un solide adsorbant – qui retient les gaz capturés à sa surface – permet au drone de prélever un échantillon d’air. Cet échantillon est ensuite ramené par le drone vers le laboratoire mobile au sol, potentiellement un camion de pompiers.

Pas besoin d’être expert en chimie

Stéphane Le Calvé et son équipe utilisent une technique appelée chromatographie en phase gazeuse pour analyser en quasi temps réel la teneur des échantillons de fumée. C’est là que réside leur savoir-faire : développer des matériaux pour capter les gaz qui intéresse les chercheurs et des outils d’analyse miniaturisés et portables, prêts à l’emploi. Ces instruments, co-développés dans le cadre de « AnaVOC », un laboratoire commun avec le groupe Chromatotec, sont très sensibles, automatisés et pilotables à distance par un expert situé à des centaines ou des milliers de kilomètres.

Le drone lui-même a été entièrement développé dans l’équipe de Renaud Kiefer, porteur du projet Hedraf, enseignant-chercheur en génie électrique à l’Institut national des sciences appliquées de Strasbourg (Insa Strasbourg) et membre de l’équipe de recherche Robotics, Data science and Healthcare technologies du laboratoire des sciences de l’Ingénieur, de l’informatique et de l’imagerie (ICube - CNRS/Unistra/Insa Strasbourg/Engees). C’est un appareil hybride : il décolle verticalement comme un multicopère, puis se déplace comme un avion pour couvrir plus de distance et consommer moins d’énergie.

Pour tenir plus longtemps en vol, l'Université de Freiburg intègre des panneaux solaires organiques et flexibles et l’Insa travaille sur un système d’énergie hybride associant batterie, pile à hydrogène et cellules solaires organiques permettant une autonomie combinée de cinq heures. À l’issue du projet, ils visent à augmenter ces performances de 30 %. Les pompiers sur le terrain ne devront pas être experts en chimie. L'idée est de les former et de les accompagner pour qu'ils puissent piloter le drone et réaliser les prélèvements puis programmer la séquence automatisée d’analyse, conclut Stéphane Le Calvé. 

*Chiffres de la direction générale de la Sécurité civile et de la Gestion des crises