Le détecteur de fumée "renifle" les causes d'incendie

INNOspace Masters est un concours d'idées annuel qui présente de nouvelles idées pour les applications spatiales et terrestres. Une équipe du ZARM et de l'IWT de l'Université de Brême, en collaboration avec l'Institut de chimie physique et théorique de l'Université de Tübingen, a remporté le DLR Design Challenge avec un projet très intéressant : un détecteur de fumée capable de "flairer" les causes d'un incendie avant même qu'il ne se déclare.

Dans le cadre du concours INNOspace Masters, cinq défis au total sont lancés par diverses organisations et entreprises. Celui du DLR (Centre aérospatial allemand) a été remporté par l'équipe de Brême, composée de Christian Eigenbrod et Florian Meyer du Centre de technologie spatiale appliquée et de microgravité (ZARM), du professeur Lutz Mädler de l'Institut für Werkstofftechnik (IWT) de l'université de Brême et du Dr Nicolae Bársan de l'Institut de chimie physique et théorique de l'université de Tübingen. Ils ont reçu un prix pour leurs travaux lors de la cérémonie de remise des prix à Berlin. Cette victoire signifie également un soutien financier pour le projet. "Au total, 153 propositions ont été reçues", explique Christian Eigenbrod. "C'est pourquoi le fait que nous ayons obtenu la première place de ce concours nous rend très fiers."

Une alarme avant même qu'il y ait un incendie

Le projet consiste à développer des capteurs de détection d'incendie capables de "flairer" la cause d'un incendie avant qu'il ne se déclare. "Par exemple, tout le monde connaît l'odeur des appareils électriques ou électroniques surchauffés. De manière très similaire, tout matériau, lorsqu'il est surchauffé, émet des substances gazeuses qui peuvent être détectées par de nouvelles couches semi-conductrices d'oxyde métallique", explique Christian Eigenbrod.

Ce que les semi-conducteurs détectent dans le processus, et ce qui est critique et ce qui ne l'est pas, doit leur être enseigné par des routines d'apprentissage automatique. Les couches changent de résistance non seulement en raison des ingrédients spécifiques présents dans l'air, mais aussi en raison du changement général de la composition de l'atmosphère. Non seulement les substances émises en plus jouent un rôle, mais aussi ce qui est moins présent à la place. Après une formation appropriée, il n'existe pratiquement aucune substance gazeuse qui ne puisse être détectée de cette manière.

Il n'existe pas encore de conception technique concrète. Des capteurs de ce type sont commercialisés par la société Sensirion AG - une spin-off de l'ETH Zurich - et sont utilisés, entre autres, dans des appareils de surveillance de la qualité de l'air intérieur. Il s'agit par exemple du CO2, du CO ou du formaldéhyde, qui peut s'échapper des meubles. Mais des capteurs propres peuvent également être fabriqués à l'IWT et spécialement adaptés aux exigences de la détection d'incendie.

L'idée est venue de la recherche spatiale

L'idée d'un tel détecteur de fumée est née il y a quelques années dans le cadre d'un projet MAP (Microgravity Application Promotion) de l'ESA (Agence spatiale européenne), en collaboration avec l'université de Tübingen et l'ETH Zurich, qui visait à produire de nouveaux capteurs dans des conditions de microgravité. Au cours du processus de fabrication, les couches sont déposées sur un substrat à partir d'une flamme de pulvérisation très chaude. Au cours du processus, la flamme fournit les hautes températures nécessaires. Le liquide, qui est ajouté à la flamme sous la forme d'un spray inflammable, contient les matériaux de base de la couche semi-conductrice.

Le procédé standard est appelé pyrolyse par pulvérisation de flamme (FSP). Il s'est avéré que les hautes températures nécessaires ne pouvaient être atteintes qu'au moyen de flammes oxyhydrogénées (hydrogène et oxygène). Comme ces flammes ont une vitesse de propagation très rapide, elles sont très turbulentes et l'influence gravitationnelle est extrêmement faible. De ce point de vue, ce projet n'a pas été un succès dans le sens où il n'a pas permis de produire de nouveaux matériaux en apesanteur.

Une collaboration antérieure a conduit à un nouveau projet

Christian Eigenbrod s'est souvenu de ces mêmes couches de capteurs lorsque des recherches en cours sur la sécurité incendie dans les voyages spatiaux astronautiques ont montré que les détecteurs de fumée actuellement utilisés n'étaient guère en mesure de remplir leur mission. En principe, ils ne peuvent que très mal s'acquitter de cette tâche dans les conditions de la Station spatiale internationale (ISS), car tous les autres types de particules fines sont détectés en plus de la fumée, ce qui entraîne de fréquentes fausses alertes. Il est également apparu que les détecteurs de fumée classiques d'une station spatiale lunaire ont peu de chances de fonctionner de manière fiable en présence constante de poussière régolitique ultrafine. De plus, les détecteurs de fumée ne déclenchent généralement une alarme que lorsqu'il est, en principe, déjà trop tard.

Le contact avec Tübingen a donc été rétabli et l'on s'est demandé si les capteurs à semi-conducteurs ne pourraient pas détecter les dégagements gazeux provenant de plastiques surchauffés, peut-être même avant qu'ils ne s'enflamment. Cette question a reçu un oui retentissant, et l'idée d'un nouveau type de détecteur d'incendie est née.

En raison du succès rencontré lors des Masters INNOspace, la mise en œuvre de l'idée est maintenant étudiée au moyen d'un projet de développement, pour lequel un financement allant jusqu'à 400 000 euros sera disponible. Après une première phase réussie du projet, il serait possible de développer un premier prototype du système, qui pourrait ensuite être testé sur l'ISS, par exemple.