Incendies : développer un « drone-avion » pour détecter les gaz toxiques dans les panaches de fumée
L’essentiel Les nuages de fumée générés par les incendies peuvent présenter une toxicité immédiate et sur le long terme. Aujourd’hui, ces toxicités sont évaluées par des prélèvements au sol et la position des retombées par des modélisations du panache de fumée.
Les incendies, notamment ceux impliquant des produits chimiques comme à Rouen en 2019 dans l'usine Lubrizol classée Seveso seuil haut (« à haut risque »), génèrent des panaches de fumée toxiques. Ces fumées contiennent des gaz et particules dangereux pour la santé immédiate et sur le long terme, comme le dioxyde d’azote (NO₂), le dioxyde de soufre (SO₂), le chlorure d’hydrogène (HCl) ou l’acide fluorhydrique (HF). Lors de l’incendie de Lubrizol, un panache noir s’est étendu sur plusieurs dizaines de kilomètres, entraînant des mesures de protection comme le confinement de la population, la fermeture d’écoles ou la suspension d’activités agricoles. Cet événement a révélé la nécessité pour les secours d’adapter leurs méthodes d’intervention et de disposer de moyens plus performants pour évaluer rapidement la toxicité des fumées.
Aujourd’hui, les relevés de toxicité des fumées d’incendie se font principalement au sol, après que le panache s’est refroidi ou dispersé, souvent à distance de l’incendie. Les sapeurs-pompiers utilisent des équipes spécialisées en risques chimiques et des capteurs pour mesurer les particules et certains gaz comme le CO₂ ou le NO₂. Cependant, ces mesures ne permettent pas d’évaluer la toxicité en temps réel, au cœur du panache, avant sa retombée. Pour compléter ces données, l’Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques (INERIS) réalise des modélisations des panaches afin d’estimer les concentrations théoriques des polluants. Ces méthodes présentent des lacunes, notamment l’absence de mesures géolocalisées précises avant la dispersion des fumées.
Pour combler ces lacunes, des chercheurs, en collaboration avec les sapeurs-pompiers du Bas-Rhin (SIS 67), développent un drone-avion hybride capable de mesurer la toxicité des fumées en temps réel. Ce drone combine une voilure fixe (comme un avion) pour une grande autonomie et des capacités de décollage et atterrissage vertical (comme un multicoptère). Son prototype, inspiré du projet STORK MK.II, est conçu en matériaux composites (fibres de verre et carbone) et utilise une propulsion électrique hybride associant une pile à hydrogène, des batteries et des cellules solaires. Son autonomie visée est de cinq heures, avec une optimisation énergétique via des algorithmes pour prolonger la durée de vie de la pile à combustible.
Le drone ne pénètre pas directement dans le panache, où les concentrations de polluants sont trop élevées pour les capteurs, mais suit sa bordure grâce à des algorithmes de pilotage automatique. Ces algorithmes ajustent la trajectoire en temps réel en fonction des données d’un capteur optique mesurant les particules fines. Une fois en bordure, le drone cartographie les concentrations de gaz et particules, transmettant les données immédiatement aux secours au sol. Ces informations permettent d’évaluer les risques de retombée des polluants et d’aider à la prise de décision, comme l’évacuation de la population. Un exemple de trajectoire est illustré dans l’article, montrant comment le drone contourne le panache pour effectuer ses mesures.
En plus des mesures en vol, le drone est équipé d’un préleveur d’air utilisant un matériau adsorbant pour capturer les gaz. Cet échantillon est ensuite ramené vers un laboratoire mobile au sol, comme un véhicule des sapeurs-pompiers, pour une analyse précise et immédiate des polluants. Les chercheurs développent également des outils d’analyse miniaturisés, automatisés et pilotables à distance, ainsi qu’une électronique embarquée intégrant des capteurs de particules (2,5 et 10 micromètres) et des capteurs électrochimiques. Ces innovations visent à fournir une évaluation rapide et fiable de la toxicité des fumées pendant l’incendie.
Pour augmenter son autonomie, le drone sera équipé de cellules solaires organiques, fabriquées à partir de matériaux plastiques souples et recyclables à 99 %. Bien que leur rendement soit inférieur à celui des cellules en silicium, leur légèreté et leur flexibilité permettent de les intégrer sur la quasi-totalité des ailes, conçues en matériaux composites biosourcés (fibres de lin et résine recyclable). Ce système pourrait prolonger la durée de vol en croisière de 15 à 20 %, soit près d’une heure supplémentaire pour un vol de cinq heures en conditions favorables. Le processus de fabrication, en cours de développement, vise à intégrer directement ces cellules aux ailes pour optimiser leur efficacité.
Ce projet, soutenu par le SIS 67 et le Lieutenant-Colonel Patrice Petit, illustre l’importance de la collaboration entre chercheurs et secours pour améliorer la gestion des risques industriels. L’objectif est de fournir aux sapeurs-pompiers des outils leur permettant de prendre des décisions éclairées en temps réel, comme l’évacuation ou le confinement, en fonction de la toxicité réelle des fumées. Les innovations technologiques, comme le drone-avion hybride et les capteurs embarqués, pourraient transformer les doctrines d’intervention et réduire les risques pour les populations exposées aux incendies, notamment dans les zones industrielles à haut risque comme celles classées *Seveso*.
