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Analyseurs multiparamètres : innovation en continu

30 avril 2021 Paru dans le N°441 à la page 47 ( mots)
Rédigé par : Jacques-olivier BARUCH

L’innovation chez les fabricants d’analyseurs est poussée aussi bien par la recherche de nouveaux marchés que par les demandes sociétales. Parmi elles, on note les efforts sur la ressource en eau aussi bien sur la qualité que son économie. En voici quelques exemples.

La surveillance de l’eau, qu’elle soit potable, usée, industrielle ou libre, demande des outils adaptés à chaque application. Il faut mesurer la température, le pH, la conductivité, le potentiel redox, la turbidité, parfois la chlorophylle ou les nitrates. Pour ce faire, les exploitants ont le choix des analyseurs. Soit un appareil pour chaque paramètre soit un seul appareil pour plusieurs paramètres. Dans les stations d’épuration, les réseaux d’eau potable ou les usines, ce sont les analyseurs multiparamètres qui ont le vent en poupe et bénéficient des innovations de la part des fabricants comme Bürkert, Datalink Instruments, Endress+Hauser, Hach-Lange, Xylem sous sa marque WTW ou encore Thermo Scientifics::can France ou Sdec. Ils permettent de gagner de la place, du temps de réaction dans les stations d’alerte et demande moins de maintenance qu’un ensemble d’analyseurs monopraramètres. Les innovations des fabricants sont poussées d’une part par le besoin des entreprises d’ouvrir de nouveaux marchés, par la nécessité de rester compétitifs ou par la demande de la société.
Le Memosens Wave CAS80E permet de mesurer dans un seul appareil, en temps réel, tous les paramètres d’analyse pertinent pour l’industrie de l’eau et des eaux usées et le coefficient d’absorption spectrale (CAS).


Le spectro::lyser V3 par spéctrométrie UV-Visible de s::can  mesure simultanément plusieurs paramètres. Son serveur web integré permet à la sonde de fonctionner sans transmetteur.

« Nos sondes couvrent l’ensemble du spectre UV-Visible de 200 à 750 nm, ainsi nous intégrons un très grand nombre de longueurs d’ondes. Des algorithmes de calcul adaptés vont convertir l’empreinte spectrale en mg/l de DCO, COT, DBO, nitrates, nitrites, turbidité ; MES, couleur ; chlorophyl A, H2S. Nous avons déjà installé de nombreuses stations d’alerte sur les eaux de surface ou de source en France, ainsi que pour la surveillance des eaux usées municipales ou industrielles, qui montrent de très bonnes corrélations par rapport aux mesures de laboratoire. L’installation des sondes et sa mise en service sont très simples. Nos sondes sont directement immergeables dans le milieu et nettoyées automatiquement par autobrosse, aucune opération de maintenance n’est nécessaire » poursuit Philippe Marinot. « Ce sont les clients qui nous poussent à innover, appuie Julien Garrigues, responsable du marché eau chez Xylem. Ils veulent des mesures fiables, peu onéreuses et respectueuses de l’environnement ». 

Le protocole de communication Ethernet/IP du transmetteur M800 permet d‘intégrer les outils de diagnostic des sondes aux systèmes de contrôle du procédé.

L’union Européenne participe à cet effort. En témoigne l’aide financière qu’elle apporte depuis 2019 à EFS dans le cadre du projet Cense. « Il s’agit de concevoir une sonde multiparamètres à insertion pour la surveillance en continue des réseaux d’eau potable. Cette innovation permettra de répondre à des problématiques larges comme le contrôle de la désinfection jusqu’à la sectorisation des débits de fuites », explique Camille Triffaux, responsable du marché eau chez EFS. « Nous visons une mise sur le marché en 2022 ». Cette sonde de mesure connectée et autonome utilise toutes les technologies maîtrisées par EFS comme les capteurs, l’optique, le microfluidique, la miniaturisation électronique et mécanique, les objets connectés ou l’autonomie énergétique. La technologie microfluidique qui permet de reproduire à très petite échelle n’importe quelle opération d’analyse chimique, physicochimique, optique développés dans les laboratoires puis mis en production, est depuis 4 ans maîtrisée par Bürkert avec son analyseur 8905 qui était en test lors de notre dernier article sur le sujet (voir EIN n° 411). « Nous travaillons aujourd’hui sur les économies, que ce soit celles occasionnées soit par la production et le recyclage des matériaux utilisées dans les analyseurs fabriqués en France, soit par une moindre maintenance ou le peu de produits chimiques utilisés pour les opérations de mesure ; tout cela dans un objectif de faire faire des économies à nos clients », annonce Olivier Bertrand, responsable du marché eau chez Bürkert.

Des économies partout

Cette tendance à l’économie de réactifs et même d’eau lors des analyses est une exigence sociétale. C’est déjà le cas de la sonde multiparamètres UV ODYSSEO™ de Datalink Instruments qui est fonctionnelle sans nécessité de réactif ni de préparation d’échantillon. Du spectro::lyser de s::can, qui surveille la qualité des eaux de plusieurs fleuves tels que le Rhin, la Seine, la Durance et contrôle l’eau brute en amont de plusieurs usines de production eaux potables. Ou de Xylem qui fait de même avec son nouvel analyseur de phosphate Alyza qui ne consomme que 5 µl de réactifs par analyse colorimétrique. Pour le Memosens Wave CAS80E d’Endress+Hauser, comme pour l’UV-Probe 254+ d’EFS, aucun réactif n’est utilisé puisqu’ils utilisent tous deux la méthode optique. La plage de mesure du CAS80E s’étend de 214 nm pour les nitrates à 880 nm pour la turbidité en passant par les 254 nm de la matière organique qui donne, grâce aux modèles de conversion inclus dans le capteur, aussi bien la DCO, le COT ou le DBO. Cette plage spectrale étendue permet aussi la mesure de la couleur.
Intégrant les capteurs pH/rédox, conductivité et oxygène dissous LDO, la sonde HI98494 est le plus complet multiparamètre portatif de la série multi d’Hanna Instruments.

 « Elle est demandée pour contrôler les effluents, en particulier dans l’industrie textile ou la chimie, mais aussi pour le contrôle de l’eau brute avant potabilisation », déclare Matthieu Bauer, chef de marché environnement chez Endress+Hauser. L’entretien du capteur est simple, puisqu’il peut être régulièrement nettoyé par un soufflage à l’air, que l’exploitant pourra compléter par un nettoyage ponctuel avec une éponge pour enlever les éventuels dépôts qui se déposent. Comme nous l’écrivions dans le n° 436, Endress+Hauser a aussi réduit les déchets générés pour son analyseur colorimétrique Liquiline CA80. 

IQ Sensor Net de WTW, système 2020 modulaire pouvant accueillir jusqu'à 20 sondes.

« Nous sommes passés de la pompe péristaltique à la seringue, qui ne consomme que quelques millilitres, voire microlitres, par mesure. Cela augmente l’autonomie de l’analyseur et réduit les déchets à traiter puisque la seringue est le seul consommable » précisait Matthieu Bauer. Comme toutes, la société basée dans le Haut-Rhin innove. Elle prépare pour cette année un analyseur colorimétrique pour la mesure de l’azote total ainsi qu’un capteur d’ozone, disponible avec une nouvelle chambre de passage qui n’utilise que 5 litres d’eau par heure. L’économie de la ressource en eau en est le moteur. Autre innovation, celle concernant de nouveaux paramètres à mesurer. Le fer, même s’il ne présente pas de risque sévère pour la santé, est à surveiller en eau potable pour le goût ou la couleur. C’est ce que prépare Bürkert avec une technique colorimétrique comme le fait déjà Hach-Lange avec sa série EZ qui, outre les paramètres communs, propose, en sus du fer, des capteurs de mesure de l’adénosine triphophate (ATP) pour vérifier l’activité microbienne, de l’alcalinité des eaux potables ou de chaudière, ou des acides gras volatils afin de surveiller les digesteurs anaérobies des stations d’épuration.

La sonde multi-paramètres numérique Tripod d’Aqualabo permet d’intégrer 3 capteurs physico-chimiques en simultané et de mesurer jusqu’à 9 paramètres : pH, redox, température, conductivité, salinité, turbidité, oxygène dissous…Elle peut être associée à l’enregistreur de terrain Odeon ou à tout type de terminal possédant une entrée RS-485 Modbus.

Les systèmes IQ Sensor Net de WTW pour les stations d'épuration et les applications industrielles offrent des possibilités de mise en réseau quasi illimitées, où l'utilisateur peut raccorder jusqu'à 20 sondes. Les systèmes peuvent être modulaires et peuvent " évoluer" au fur et à mesure que les exigences augmentent. Il est possible de transférer l'ensemble des données vers le SCADA, à l'aide d'un seul câble, ce qui évite des investissements inutiles. De plus, tous les paramètres sont consultables sur un seul écran. Bionef, sous sa marque Pyroscience, a présenté son nouveau FireSting Pro, un multimètre multi-analytes à fibre optique contrôlé par PC (USB), qui, combiné à d’autres appareils identiques offre des systèmes de capteurs multiparamètres évolutifs jusqu’à 64 canaux.

Entièrement réalisée en acier inoxydable 316L, la sonde ODYSSEO™ est particulièrement bien adaptée à la mesure des eaux de surface et eaux usées. Elle peut être équipée en option d’un système de nettoyage automatique assurant une propreté des éléments optiques, et conférant à la sonde une totale autonomie de fonctionnement durant de longue période de mesures.

Krohne enfin a opté pour une solution conviviale et prête à l’emploi. Cette dernière se compose de modules qui peuvent être combinés pour mesurer l'oxygène dissous, la turbidité, la conductivité, le pH et l'ORP. Selon les besoins, la platine d’analyse peut être utilisée/composée comme une solution complète ou avec des modules présélectionnés permettant différentes configurations de capteurs. Cette standardisation permet de simplifier la mise en place, tout en réduisant les coûts de main d’œuvre associés. Elle permet également au fabricant de réduire considérablement ses délais de production.

Communication avancée

La communication numérique se répand et fait l’objet de recherches dans les services de recherche et développement des fabricants. Eureka Water Probes propose toute une famille de sondes de terrain, les Manta+, pouvant porter de trois (pour le Trimeter) à treize (pour le Manta+ 40) senseurs, pour autant de paramètres. Elles sont lisibles en direct sur l'assistant numérique personnel "maison" ou sur n'importe quel smartphone ou tablette, par Blue Tooth. Les Mantas peuvent ajuster leur fréquence de mesure en fonction de seuils prédéterminés (pour suivre "de près" un évènement particulier). Toutes sont distribuées par Bionef, ainsi d'ailleurs que le BlueScan, un spectromètre UV/Vis multiparamètres fabriqué par GO Systemelektronik.
Les modèles haut de gamme HACH Intellical® proposent d’adapter jusqu’à 3 électrodes en simultané pour des mesures courantes telles que le pH, l’oxygène dissous ou la conductivité.

Pour les analyses en eau potable, eaux de piscine ou eaux de baignade, Hach a développé de nouveaux multiparamètres portables HQ Series adaptables sur lesquels se raccordent jusqu’à 3 électrodes numériques en simultané HACH Intellical®. Automatiquement reconnus par les instruments, les appareils toujours plus résistants, permettent une analyse en continu ou ponctuelle et disposent d’une capacité de mémoire étendue. « L’objectif de cette nouvelle gamme, c’est également de guider les utilisateurs lors des manipulations d’étalonnage ou de vérification des électrodes associées, notamment par la visualisation de pictogrammes qui informent des différentes étapes à suivre », explique Frederic Soumet, Customer Support Manager. 

L’Ami Sac 254 de Swan permet un suivi continu des matières organiques. Ici l’instrument est équipé d’un module complémentaire de nettoyage chimique pour les eaux chargées (rivières, fleuves).

De nouveaux menus guident le préleveur sur les erreurs à éviter et dispensent des préconisations de maintenance sur les différentes sondes. « En complément de cette nouvelle gamme, les appareils hybrides SL1000 amènent des paramètres complémentaires tels que la dureté, l’alcalinité, l’Ammonium, les Nitrites, les phosphates, le chlore libre et le chlore total entre autres. Le format Chemkey® en complément des sondes Intellical® Hach permet une meilleure traçabilité et reproductibilité des mesures par une automatisation complète de l’analyse. Par l’association des mesures photométriques, titrimétriques et électrochimiques, le gain de temps pour l’opérateur est ainsi assuré sur le bord du bassin » explique Frederic Soumet, Customer Support Manager.

Le système d’analyse en ligne type 8905 de Bürkert utilise la technologie microfluidique pour reproduire à très petite échelle n’importe quelle opération d’analyse chimique, physique, optique. 

Bürkert travaille avec Lacroix Sofrel pour envoyer ou recevoir les données à distance à l’aide d’un webserveur, alors que Mettler Toledo Process Analytics a annoncé fin janvier dernier l’ajout du protocole de communication Ethernet/IP à son transmetteur analytique M800, ce qui lui permet d‘intégrer les outils de diagnostic des sondes aux systèmes de contrôle du procédé, de réduire les délais de mise en service et les besoins en matière d‘assistance technique et de maintenance. La communication numérique au sein de la chaîne de mesure, les mesures en temps réel et le diagnostic des sondes assurent une plus grande fiabilité des procédés. C’est aussi le cas du tout nouvel instrument multiparamètres pH/redox/EC/LDO HI98494 de Hanna Instruments qui intègre une fonction bluetooth afin de transférer les mesures et les données mémorisées avec l’application gratuite Hanna Lab pour les envoyer par e-mail ou les télécharger sur un smartphone ou une tablette en vue de la consultation et de l’analyse. 

Le panneau d'analyse pré-assemblé et pré-câblé permet un montage et une mise en service faciles. De cette manière, la complexité et les efforts requis lors de l'installation sont considérablement réduits par rapport aux points de mesure séparés.

La sonde autonome Aqua TROLL 600 avec son portail web HydroVu offre elle aussi une surveillance quasi-instantanée des données depuis un ordinateur portable, ou en bluetooth un smartphone. EFS travaille également sur ce sujet avec une réflexion plus tournée vers l’exploitation et la pertinence de ces milliers de données. Les technologies actuelles ouvrent le champ des possibles en matière de communication sans fil, mais de nouveaux enjeux de lutte contre la sécurité de ces informations et l’utilisation de celles-ci se font de plus en plus ressentir.

L’aventure continue. Les besoins en protection de l’environnement ne vont cesser de se faire sentir. Sous la pression des réglementations qui deviennent de plus en plus strictes, il est fort à parier que les fabricants vont proposer de nouvelles innovations dans ce monde des analyseurs multiparamètres. 


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