Des chercheurs de la chaire Heinz-Nixdorf d'électronique médicale de l'Université technique de Munich (TUM) ont mis au point un procédé de détection instantanée de substances polluantes dans l'eau. Pour cette innovation, l'équipe menée par le Prof. Bernhard Wolf s'est vue décerner par E.ON Bayern le prix de l'environnement 2008, doté de 20.000 euros.
Le procédé consiste à installer le long des ruisseaux et rivières des puces-capteurs biohybrides afin de pouvoir mesurer en continu la concentration de substances toxiques dans l'eau, pour ensuite transmettre les résultats à un serveur Internet via un téléphone portable. Dans les cours d'eau dans lesquels des eaux usées sont régulièrement déversées, en particulier, la détection rapide peut contribuer à prendre les pollueurs sur le fait, à bloquer l'écoulement des effluents et à limiter ainsi les dégâts environnementaux.
Une petite pompe permet de prélever de l'eau à des intervalles de quelques minutes et de la conduire à une puce équipée de microorganismes, comme des algues par exemple. Le métabolisme des algues est suivi par des capteurs bioélectroniques et ses changements sont observables en fonction de la concentration des substances polluantes dans l'eau. Ainsi, les modifications de la qualité de l'eau sont enregistrées puis transmises sans fil par téléphone via une connexion Bluetooth à un serveur central. Lorsque certains seuils sont dépassés, une alarme se déclenche. La recherche d'algues appropriées s'effectue en collaboration avec la station de limnologie de la TUM, située à Iffeldorf.
Le jury du prix de l'environnement a particulièrement apprécié le fait que cette technique de "laboratoire mobile intelligent" s'appuie, pour la transmission des données, sur les réseaux de téléphonie mobile existants. Ainsi, moyennant un coût technique relativement limité, de gros progrès peuvent être réalisés dans la préservation de la qualité de l'eau. Les appareils de mesure sont alimentés par des batteries chargées via des cellules photovoltaïques. Ceci signifie qu'ils peuvent être utilisés partout, dès lors qu'un réseau mobile est disponible. Une fois que les puces sont installées, les évolutions de la qualité de l'eau peuvent être suivies en ligne en temps réel.
Les résultats acquis jusqu'ici montrent que le système peut être efficacement utilisé pour surveiller la qualité de l'eau potable ou pour mettre en place des systèmes d'alerte précoce. Les avantages du procédé sont notamment la rapidité de la réaction en présence de polluants et la sensibilité des algues à des concentrations même faibles.
Dans le cadre de leur projet de recherche actuel, les scientifiques de la chaire Heinz Nixdorf utilisent les capteurs en premier lieu à des fins de protection des eaux. Ce procédé de suivi en ligne de paramètres métaboliques et morphologiques des cellules permet toutefois d'autres types d'analyse. Le spectre des applications va de la surveillance des masses d'eau aux tests individuels de sensibilité à des produits chimiques, en passant par la toxicologie générale.
