Quels sont les effets des gaz volcaniques dans le lac africain du Kivu ? Comment le système d'aquifères du Rhin à Pratteln fonctionne-t-il ? Comment faire en sorte qu'une décharge d'ordures ménagères produise le moins possible de gaz à effet de serre ? Le nouveau spectromètre de masse portatif de l'Eawag, baptisé «mini Ruedi», permet d'analyser l'eau et les gaz sur place pour répondre rapidement à ces questions. Les chercheurs ont par exemple étudié l'occurrence des gaz différents dans une décharge en une action de terrain d'une journée. Leur formation – notamment la formation du méthane, un gaz à effet de serre – peut maintenant être réduite grâce à une aération ciblée.

Mini-Ruedi, le spectromètre qui voyage en valise à roulettes

«Notre appareil, qui ne pèse que 13 kilos, rentre dans une valise à roulettes et peut être transporté sur les terrains les plus accidentés. Une fois installé sur place, Mini-Ruedi analyse les gaz immédiatement et efficacement à partir de très petits échantillons ; de cette façon, il ne modifie par le milieu des prélèvements», explique Matthias Brennwald, le physicien de l'environnement de l'Eawag qui a développé le spectromètre de masse portatif. L'appareil effectue les mesures de manière indépendante et continue et livre des données sur les différents gaz à intervalles de quelques minutes. Il est ainsi possible d'identifier immédiatement les lieux et les moments qui conviennent le mieux à l'échantillonnage. De même, il autorise des analyses beaucoup plus étendues qu'autrefois. «Certaines études qui n'étaient autrefois pas envisageable parce qu'elles demandaient des mois de travail et des moyens financiers trop élevés sont aujourd'hui possibles», indique Brennwald.

Quinze jours au lieu de six ans

Il n'a ainsi fallu que quinze jours à l'équipe de l'Eawag pour analyser les eaux souterraines australiennes avec le Mini-Ruedi. Brennwald estime que le temps nécessaire aurait été d'environ six ans avec une approche et un appareillage classiques. Pourtant, l'exactitude des mesures le surprend encore : les écarts sont au maximum de 1 à 3 %; avec les spectromètres statiques de laboratoire, beaucoup plus chers, la précision atteinte est de 1 à 1,5 %. Par ailleurs, l'appareil ne consomme que 50 Watt, c'est-à-dire l'équivalent d'une ancienne ampoule électrique et il nécessite très peu de maintenance. «Si on a l'habitude des appareils de mesure, il ne faut qu'une journée pour apprendre à s'en servir» dit Brennwald.

Complexe et pourtant simple

À première vue, le spectromètre de masse portatif paraît complexe. En réalité, il n'est composé que de quatre éléments principaux (Fig. 1) : un capillaire d'une dizaine de mètres de long permet d'aspirer lentement le gaz à analyser ― les chercheurs et techniciens de l'Eawag l'appellent affectueusement «Rüssel» (trompe en allemand), ce qui a valu à l'appareil le nom de Mini-Ruedi en référence aux stations-service Ruedi Rüssel ; ensuite, deux pompes assurent le vide nécessaire dans la chambre de mesure ― c'est là que sont mesurées la composition du gaz et la fréquence des différentes molécules qui le composent ; le «cerveau» du spectromètre est constitué d'un module électronique commandé par un logiciel mis au point par Brennwald ― c'est à partir de là que les résultats sont transmis à un ordinateur. Pour l'étude des gaz présents dans le milieu aquatique comme par exemple dans un étang, les gaz sont séparés de l'eau grâce à une membrane avant d'être acheminés vers la chambre de mesure. Cette précaution permet d'éviter que les composants sensibles du spectromètre n'entrent en contact avec l'humidité.

Création de la spin-off Gasometrix

Il y a maintenant un peu plus de deux ans que le premier projet avec Mini-Ruedi a vu le jour et huit autres appareils sont aujourd'hui venus compléter le premier : cinq sont utilisés par l'Eawag et quatre par les universités de Genève et de Tübingen ainsi que par le laboratoire souterrain du Mont Terri. En dehors des projets de l'Eawag, Matthias Brennwald est régulièrement contacté par des institutions souhaitant éventuellement acquérir un appareil. Face à cette demande, il a décidé, avec l'accord de l'Eawag, de créer une spin-off universitaire et c'est aujourd'hui chose faite : son entreprise, appelée Gasometrix, développe les spectromètres de masse portatifs depuis le mois d'avril. Pour le chercheur, fidèle à l'Eawag, il ne s'agit cependant que d'une activité secondaire. Toutefois, un premier client a déjà été acquis : l'université d'Oxford.