Combiner lectronique imprime et capteur graphne pour acclrer la dtection de PFAS

ce jour, la dtection dans l’eau des PFAS (substances per- et polyfluoroalkyles, dites polluants ternels) consiste le plus souvent effectuer des prlvements et les envoyer des laboratoires spcialiss qui mettent plusieurs jours effectuer leurs analyses et renvoyer leurs rsultats. Cette logistique requiert du temps et de l’argent, raison de plusieurs centaines d’euros par mesure si bien qu’elle en diminue l’efficacit頻, estime Vincent Bouchiat, cofondateur et prsident de Grapheal, petite socit isroise qui entend contribuer l’acclration de cette dtection en en diminuant le cot!

Pour raliser ce tour de force, l’entreprise Grapheal, cre en 2019 en essaimage du CNRS de Grenoble, s’appuie sur l’expertise dveloppe dans la fabrication de (bio)capteurs numriques intgrs, flexibles et portables. Cette expertise repose elle-mme sur deux piliers: d’une part, l’utilisation d’un matriau innovant (graphne en monocouche sur polymre) qui interagit avec les substances recherches, et d’autre part, l’utilisation d’lectronique embarque.

L’utilisation du graphne dans les capteurs n’est pas foncirement nouvelle: des socits comme GrapheneDX ou Paragraf produisent par exemple des capteurs partir de graphne pos sur un substrat de silicium, pour des usages dans le secteur mdical. Chez Grapheal, nous utilisons une base en polymre, dont les cots de fabrication sont dix fois moins levs, explique Vincent Bouchiat. Sans compter que le polymre apporte beaucoup plus de flexibilit: cette base rend le capteur souple, permet de raliser des patchs, ou des impressions.

Une technologie brevete

La surface du graphne, utilis en monofeuille atomiquement fine, est fonctionnalise par des sondes qui vont interagir avec une cible spcifique. L’interaction se traduit par la capture de la molcule cible, dont l’accroche va gnrer une modification de la surface qui va son tour modifier la conductivit du dispositif. C’est–dire que la valeur de la rsistance lectrique dans la couche carbone va varier en prsence du compos頻, explique le prsident de Grapheal. Les lectrodes imprimes dtectent ce changement de conductivit et le traduisent en un signal lectrique analogique. Ce dernier est numris et stock grce un systme sur puce (SoC, pour System on a Chip), lui-mme aliment en nergie grce une antenne.

Protge par une vingtaine de brevets internationaux, cette technologie a donn naissance un procd industriel optimis pour le passage l’chelle, annonce la jeune pousse qui compte ce jour une petite dizaine de collaborateurs une quipe entirement R&D, avec des profils scientifiques et trs techniques, ajoute Vincent Bouchiat, lui-mme chercheur.

Une leve de fonds pour passer l’chelle industrielle

De la synthse du graphne l’intgration complte des dispositifs numriques, en passant par la connectivit sans fil, l’acquisition et l’analyse des donnes Nous matrisons toute la chane de valeur, prcise le patron de Grapheal, qui travaille depuis plus de dix ans sur ces matriaux fonctionnaliss. Les cas d’usage sont trs nombreux, et portent sur des domaines varis, dont la sant humaine, le secteur vtrinaire On les a adapts avec une chimie spcifique pour capturer un certain type de PFAS en l’occurrence, l’une des molcules les plus communes de cette famille, qui en compte environ 12000, savoir le PFOA (acide perfluorooctanoque).

Pour ces mesures dans l’eau (PFAS, mais aussi pesticides), Grapheal s’est associ avec le laboratoire Edytem, une unit mixte de recherche CNRS-universit de Savoie-Mont-Blanc spcialise dans l’analyse et la remdiation des pollutions sur le terrain, en montagne principalement. Les rsultats des premiers tests sont trs encourageants, avec des seuils de dtection infrieurs 300ng/l, en de du seuil rglementaire de l’UE autorisant jusqu’ 500ng/l de PFAS dans l’eau potable. On a atteint des seuils de dtection plus bas que ceux demands, se rjouit encore Vincent Bouchiat. Cela confre un rel intrt conomique aux capteurs, sachant que l’on va probablement encore gagner en ordre de grandeurs avec des techniques de concentration.

L’intrt conomique de ce dispositif rside galement dans son cot de fabrication: Moins de dix euros par unit, affirme le prsident de Grapheal, qui comprend une plateforme lectronique, des bandelettes de tests lectroniques avec quatre ou cinq capteurs qui peuvent tre mis sur la mme carte.

ce jour, Grapheal produit quotidiennement une centaine de capteurs pour une utilisation en propre quelques units sont vendues pour tests des socits d’analyse. Cette production est aujourd’hui hberge par des incubateurs: le CNRS de Grenoble et l’htel start-up Biopolis, en face du CHU situ La Tronche. L’tape suivante serait de monter une ligne industrielle, qui reprsenterait le plus gros poste de dpense de la leve de fonds privs de 6millions d’euros en cours.Tout d’abord, nous voulons assurer la monte en volume de ce procd que nous avons dj drisqu, mais pour cela nous avons besoin d’un site de production, rsume Vincent Bouchiat. Couple des aides l’innovation et la rindustrialisation, cette leve de fonds nous permettra d’avoir une nouvelle usine, de financer l’achat de machines et de lancer ces capteurs l’chelle commerciale. Avec la cl des recrutements qui devraient faire passer les effectifs 23personnes.

Article publi le 07 mai 2024