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Au cours d’un déplacement à Washington, j’ai eu le privilège de visiter les laboratoires Battelle, et de voir une présentation d’un système innovant de collecte et d’identification des menaces chimiques et biologiques…Du coup, je ne résiste pas (après avoir analysé un peu plus finement le système), à en parler dans ce blog.

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Battelle est une société peu connue du grand public, mais passionnante, un croisement entre entreprise, laboratoire et fondation à but non lucratif (mais avec des filiales qui, elles, n’ont pas cette limitation, je vous rassure tout de suite). Un OVNI fondé par Gordon Battelle en 1929, un industriel dans l’acier, qui a souhaité léguer sa fortune pour « utiliser la science et les découvertes technologique afin de faire avancer la société »… J’avais déjà eu l’occasion d’en parler dans cet article… Battelle est impliquée dans un grand nombre de projets, dont notamment le « drone defender », un système permettant de brouiller le GPS et de pirater la liaison sol d’un drone pour en prendre le contrôle à distance (ci-dessous).

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Mais revenons à REBS. L’acronyme signifie « Resource Effective Bio-Identification System » – il s’agit d’un laboratoire mobile autonome, capable de collecter les particules dans l’air ambiant et d’en réaliser l’analyse. Pas besoin d’épiloguer sur les applications, l’actualité montre cruellement la prégnance de telles menaces. Le système fournit une analyse des menaces de type bactéries, virus, aérosols chimiques, et toxines, sans avoir besoin de recourir à un laboratoire ou un service extérieur. Le constructeur annonce une capacité de reconnaissance de 100 menaces différentes en moins de 15mn.

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Le système est particulièrement compact (il mesure 46x30x30 cm et ne pèse que 16kg). Il est muni de batteries capables lui assurer une autonomie complète de 18h. Son fonctionnement repose sur la spectroscopie de type Raman. Pour faire simple, la spectroscopie Raman (du nom de son inventeur), est une technique d’analyse non destructive, fondée sur la détection des photons diffusés suite à l’interaction d’un échantillon avec un faisceau de lumière monochromatique. En gros, on éclaire un échantillon au laser, et sa diffraction caractérise sa nature – cela permet d’analyser tous les matériaux (même gazeux) par la signature de diffusion d’un laser optique.

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Dans le cas de REBS, les concepteurs ont à la fois travaillé sur l’automatisation du processus de spectroscopie, et l’optimisation de la collecte des échantillons dans l’air ambiant. L’identification des éléments biologiques (bactéries ou virus) se fait par l’analyse spectrale de la membrane cellulaire, de l’ADN ou de l’ARN présent, du contenu intracellulaire ou encore des capsides ou enveloppes virales. Pour les molécules, les liaisons, ou la conformation moléculaires participent également à l’identification. Celle-ci repose sur une approche en trois phases : discrimination « composant organique ou inorganique « (en 0.1s), discrimination « composant biologique ou non » (en 10 s) et identification de la nature de la menace (50 s). On obtient à la fin un signal caractéristique de la menace (ci-dessous, signature spectrale d’une bactérie de type Bacillus Subtilis)

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Le système conserve chaque échantillon (il fonctionne comme un ruban, enchâssé dans une cartouche, qui collecte des échantillons et les soumet à l’analyse spectrographique). L’image ci-dessous montre les différents composants du système, ainsi que la cartouche de collecte. Le bidule noir qui ressemble à une cheminée est le système d’aspiration et de collecte des aérosols.

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En cas de détection positive, l’échantillon concerné peut être soumis à un autre laboratoire pour une confirmation en utilisant d’autres techniques (comme une analyse d’ADN par exemple). Et Battelle annonce un taux de fausses alarmes presque nul. En outre, le système est particulièrement économique puisque son coût d’exploitation est annoncé à 1 dollar par jour (sans coûter le coût d’acquisition, aux alentours de 100k$ par système)!

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Il s’agit donc d’un outil nouveau et performant, qui peut également fonctionner de manière connectée, en tant que noeud d’un réseau de stations de surveillance. Mais il n’y a pas de mystère : Battelle travaille sur le développement de son système depuis…2009 !

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Récemment, j’ai publié un article (visible ici) sur les tenues NRBC auto-décontaminantes développées par nos amis américains. L’un de mes gentils collègues a porté à mon attention qu’une société Française entreprenait une démarche analogue; c’est donc avec grand plaisir que je publie cette suite.

Il s’agit de la société Lyonnaise OUVRY, qui est spécialiste des tenues de protection NRBC, et qui possède une offre très complète à destination des forces armées (y compris forces spéciales), mais également des forces de l’ordre, et des utilisateurs industriels. La société tient d’ailleurs un blog sur le sujet, accessible ici.

Dans le cadre du programme CSOSG 2009 de l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), Ouvry est engagée dans le projet SELDEC de R&D. Le projet vise à développer « des textiles fonctionnalisés avec des matériaux photocatalytiques, capables de s’auto-décontaminer sous illumination naturelle visible/solaire et artificielle, UV-A ». Pour ce faire, la technologie met en oeuvre (comme dans le cas américain) des « nanoparticules à base de dioxyde de titane (TiO2) modifié, directement activables sous illumination visible/solaire ».

Le textile reçoit en fait un dépôt de TiO2 en plusieurs couches (une couche de dioxyde de Titane, une couche de polyélectrolite, etc), tenant par interactions électrostatiques fortes.

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Le résultat est concluant, puisque le processus de destruction par photocatalyse est présenté dans le graphe ci-dessous (concentration de différents contaminants en fonction du temps d’exposition aux UV).

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En outre, le procédé est résistant au vieillissement, puisqu’après plusieurs lavages, traitements abrasifs ou expositions à la lumière solaire, les capacités photocatalytiques ne sont pas altérées. Cependant, des tests avec un agent virulent réel (ypérite) ont montré qu’une durée d’exposition plus longue était nécessaire afin de dégrader complètement le contaminant. Selon les chercheurs : » Les vêtements ont été testés pour leur confort lors d’essais au porté par des utilisateurs entrainés et familiers des équipements de protection individuelle NRBC, le SDIS 91. A la suite des ces essais, la tenue SELDEC est apparue significativement meilleure qu’une tenue imperméable et qu’une autre tenue filtrante »

La société poursuit désormais ses travaux dans le cadre du programme franco-allemand SAFECOAT, visant à généraliser l’approche et associant la société OUVRY, l’Institut Charles Sadron et le LMSPC (Laboratoire des Matériaux, Surfaces et Procédés pour la Catalyse).

Images (c) Ouvry

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Bientôt, les opérationnels pourront disposer de tenues NRBC (protection nucléaire-radiologique-biologique-chimique) capables de se débarrasser de manière autonome  des matières contaminantes. Les chimistes du Army’s Edgewood Chemical Biological Center (ECBC) américain, avec le Natick Soldier Systems Center développent en effet des technologies permettant d’introduire, dès leur fabrication, des substances chimiques au sein du tissu de l’uniforme. Ces substances seront capables de neutraliser une contamination.

Le projet en est encore au stade de la recherche appliquée; la photo ci-dessous montre un chercheur introduisant dans un spectromètre un échantillon de tissu traité contaminé avec un agent chimique, afin d’évaluer si les molécules dangereuses sont effectivement clivées par la substance active. Cette dernière est également capable de neutraliser les agents biologiques.

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Bien évidemment, il faut que les résidus résultant de la réaction ne soient pas en eux-mêmes dangereux.C’est la phase de recherche actuelle. En pratique, une telle invention possède des avantages incontestables, dès lors que les opérations se déroulent dans un terrain hostile (un feuillage, par exemple, peut être contaminé sans que cela ne soit visible), ou trop loin d’une chaîne de décontamination. Il ne s’agit donc pas de remplacer cette dernière, mais de procurer une protection élémentaire aux personnels qui, en pratique, peuvent avoir été contaminés sans le savoir.

Mais le programme ne s’arrête pas à la seule décontamination : pour qu’une telle tenue soit efficace, il faut qu’elle soit utilisable en pratique, et toute personne ayant une fois dans sa vie endossé une tenue NRBC  connaît l’extrême inconfort qu’elle procure (poids, chaleur). Dès lors, son utilisation dans un théâtre d’opération typique des conflits actuels (zone désertique, ou centrafrique) est, en pratique, une mesure de dernier recours. A titre d’illustration, une photo d’un personnel du 2e RD en tenue :  2e Régiment de Dragons, seul régiment de l’armée de Terre spécialisé contre les menaces NRBC.

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En travaillant sur l’intégration de produits décontaminants dans le tissu, les chercheurs travaillent également sur le poids et les caractéristiques de ce dernier : résistance à la chaleur, légèreté, évacuation de la sueur – on imagine bien la problématique technique. Le programme est baptisé Uniform Integrated Protective Ensemble, soit UIPE (!) Sa première version, UIPE1 (photo ci-dessous), a déjà été testée sur le terrain (mais non en véritables conditions opérationnelles). Elle incorpore les innovations en termes de ventilation de la tenue, de légèreté, de finesse du tissu. C’est la seconde version, UIPE2, qui devrait être dotée de la fonction d’auto-décontamination. Une future version (UIPE3) permettra d’optimiser le concept, et surtout la gamme de contaminants pouvant être traitée.

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De nombreuses questions demeurent, et aujourd’hui l’armée américaine est évidemment discrète sur les détails de la technique: quelle est l’étendue de la fonction de neutralisation des agents biologiques (bactéries? virus?)? En pratique, la tenue est elle réservée à la décontamination chimique et biologique, ou procure-t’elle également une protection nucléaire et radiologique (tout en conservant ses propriétés de légèreté et de ventilation)? Enfin, quel est le coût d’un tel procédé et est-il généralisable ? Néanmoins, le programme est innovant et mérite d’être suivi.

Images (c) Défense Nationale, US Army