Les textiles intelligents comme protection contre les toxines HAP
Un fort potentiel de marché pour les textiles intelligents est attendu
Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont considérés comme nocifs pour la santé, notamment en tant que cancérigènes potentiels. Par exemple, ces composés moléculaires d'atomes de carbone et d'hydrogène peuvent apparaître dans les incendies de maison lorsque des matelas, des rideaux, des poutres en bois, du plastique ou d'autres objets constitués de matériaux organiques brûlent. Pour mieux protéger les pompiers de ces risques, l'Institut Fraunhofer pour la technologie des matériaux et des faisceaux (IWS) de Dresde, en collaboration avec des partenaires de l'industrie, a jeté les bases de la mise au point de nouvelles combinaisons de protection anti-PAK. Le ministère fédéral allemand de l'éducation et de la recherche (BMBF) finance le projet à hauteur de 1,24 million d'euros jusqu'en décembre 2023 dans le cadre du programme "Recherche pour la sécurité civile".
Le concept de protection innovant des nouvelles combinaisons comprend des matériaux de haute qualité et une surveillance intelligente : Les non-tissés modernes, qui constituent l'élément central des combinaisons de protection, empêchent efficacement le contact de la peau avec les polluants. Des capteurs d'ultraviolets sont également intégrés dans les tissus afin de déterminer si l'écran de protection textile est saturé de HAP et s'il doit être remplacé. Le personnel de secours bénéficie ainsi d'une double sécurité. Le nouveau vêtement de protection a déjà passé avec succès les premiers tests dans des conteneurs à feu.
L'accumulation de PAK au cours d'une vie de travail augmente le risque de cancer
"Lors d'un travail, seuls quelques microgrammes de HAP peuvent pénétrer dans la peau par les ouvertures de la combinaison de protection", explique Felix Spranger, chef de groupe pour la filtration des gaz et des particules au Fraunhofer IWS. "L'aspect dangereux des HAP est qu'ils peuvent continuer à s'accumuler dans le corps des pompiers pendant toute leur vie professionnelle. Des études menées en Allemagne et aux États-Unis ont révélé une augmentation de l'incidence des cancers dans ce groupe professionnel. Il était donc important de trouver des solutions intégrant de nouvelles approches technologiques telles que les textiles intelligents". À cette fin, Fraunhofer IWS s'est associé à quatre autres partenaires en 2020 pour former le projet "3D-Funktionsvliesstoffe mit integrierter Gassensorik für die Schutzbekleidung von Einsatzkräften" (3D-PAKtex, Engl : "3D functional nonwovens with integrated gas sensor technology for the protective clothing of emergency personnel"). Pour protéger à l'avenir les pompiers des HAP nocifs présents dans les gaz de combustion et des tourbillons de suie dans les maisons en feu, les partenaires ont poursuivi un concept à deux volets : d'une part, l'accent a été mis sur le développement de nouveaux filtres à base de non-tissé et, d'autre part, sur un concept de capteur permettant de contrôler leur fonctionnalité.
Les toisons de charbon actif filtrent les molécules annulaires des gaz de combustion
Le Fraunhofer IWS a d'abord identifié des charbons actifs poreux appropriés qui fixent particulièrement bien les HAP. Le partenaire du projet, Norafin, a fixé ces adsorbants avec des liants spéciaux dans des non-tissés optimisés pour les applications incendie. Le partenaire de Norafin, S-GARD, a intégré les nouveaux non-tissés supplémentaires dans une combinaison de démonstration. Le fabricant a ajouté de petites poches de fermeture aux ouvertures des manches, aux ceintures et à d'autres endroits, qui peuvent accueillir les nouveaux filtres supplémentaires à l'aide de boutons-pression aux endroits où, dans le pire des cas, les gaz de fumée pourraient encore pénétrer dans le vêtement malgré toute l'isolation. Si les gaz de fumée s'écoulent à ces endroits, le non-tissé fixe les toxines.
En outre, le partenaire du projet, JLM Innovation, a équipé les nouvelles toiles filtrantes de capteurs de surveillance spécialement conçus, basés sur la spectroscopie de fluorescence. Ces mini-spectromètres émettent une lumière ultraviolette d'une longueur d'onde précisément définie. Lorsque ces rayons UV atteignent les HAP, les molécules de l'anneau absorbent d'abord leur énergie, puis renvoient d'autres rayons UV d'une longueur d'onde légèrement différente. Les capteurs mesurent la lumière renvoyée : Plus la lumière est intense, plus la concentration en HAP est élevée dans le tissu. Une unité de contrôle électronique placée dans la poche de poitrine du pompier évalue ces données et les envoie à un smartphone via Bluetooth. Le développement et la mise en œuvre du logiciel respectif ont été réalisés par ATS Elektronik. Il permet aux sauveteurs de voir en temps réel comment leurs filtres HAP se remplissent et quand ils doivent être remplacés.
Lors d'essais en laboratoire, les nouveaux filtres à charbon actif non tissé ont permis de réduire de manière significative la charge en HAP des gaz de combustion. Ces essais ont été suivis de simulations pratiques dans des conteneurs d'incendie : Des testeurs expérimentés ont enfilé les prototypes de combinaison et ont mis le feu à des matelas, puis à des pneus en caoutchouc et à d'autres objets dans un conteneur blindé pour tester les nouveaux vêtements de protection dans différents scénarios d'incendie.
"Nous allons évaluer ces résultats de manière approfondie et continuer à surveiller le marché afin de prendre une décision fondée sur une éventuelle production en série", a annoncé Jonas Kuschnir de S-GARD. La nouvelle approche de protection contre les HAP entraîne certains coûts supplémentaires, mais les résultats du projet sont prometteurs.
Un fort potentiel de marché pour les textiles intelligents est attendu
Quelle que soit l'issue de cette décision, "3D-PAKtex" a en tout cas permis aux partenaires de la collaboration de gagner considérablement en expertise. Le sujet continuera également à occuper le Fraunhofer IWS. Felix Spranger : "Nous voyons encore quelques approches, par exemple pour améliorer encore les capteurs et les interfaces de la nouvelle technologie de protection. D'après les retours d'information, nous savons que les partenaires industriels perçoivent toujours un grand potentiel dans ces textiles intelligents, même au-delà des vêtements de protection contre les incendies."
Cela correspond également aux conclusions d'observateurs internationaux. Par exemple, les analystes de la société britannique d'études de marché IDTechEx s'attendent à ce que le marché des textiles améliorés électroniquement ou "intelligents" atteigne l'équivalent d'environ 713 millions d'euros d'ici à 2033. Des taux de croissance annuels de 3,8 % en moyenne sont attendus.
Partenaires du projet "3D-PAKtex"
- Fraunhofer IWS apporte son expertise dans la sélection des matériaux filtrants et l'analyse.
- Norafin Industries de Mildenau, dans les Monts Métallifères, produit des textiles techniques.
- Hubert Schmitz ("S-GARD") de Heinsberg produit des vêtements de protection pour les pompiers.
- JLM Innovation (Tübingen) se consacre à la technologie des capteurs dans les textiles intelligents.
- ATS Elektronik a développé le logiciel nécessaire à Wunstorf, en Allemagne.
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Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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