Des chercheurs ont mis au point un système d'imagerie infrarouge qui pourrait un jour offrir un faible coût, détection en temps réel des fuites de méthane dans les pipelines et dans les installations pétrolières et gazières. Fuites de méthane, le composant principal du gaz naturel, peut être coûteux et dangereux tout en contribuant au changement climatique en tant que gaz à effet de serre.

"Bien que le méthane soit invisible à l'œil nu, nous avons développé une méthode de codage couleur de ces informations de gaz et de les superposer sur une image de caméra conventionnelle, " a déclaré le Dr Graham M. Gibson de l'Université de Glasgow, Écosse, qui a dirigé les travaux techniques. « Cela permet à l'utilisateur qui utilise la caméra de regarder autour de lui, identifier les choses et voir une superposition de l'endroit où le gaz est présent."

Gibson, avec le reste de l'équipe de recherche, travaillé avec M Squared pour développer le système d'imagerie infrarouge en temps réel. Dans le journal de la Société d'optique Optique Express , les chercheurs montrent que le système peut acquérir des vidéos de méthane s'échappant d'un tube à environ 0,2 litre par minute. La technologie pourrait également être étendue à d'autres longueurs d'onde ou gammes de longueurs d'onde, permettant la détection d'une multitude de gaz et de produits chimiques.

Dr Graeme Malcolm OBE, PDG et co-fondateur de M Squared, a déclaré :« L'un des défis d'un point de vue commercial a été de transposer la technologie infrarouge sur des marchés plus vastes où les prix sont sensibles. Cette nouvelle technologie pourrait permettre à l'imagerie et à la détection infrarouges de devenir plus facilement disponibles et contribuer à améliorer l'environnement en réduisant les pertes de gaz. dans l'industrie du pétrole et du gaz."

Combiner les technologies

Bien que des systèmes commerciaux utilisant l'imagerie pour détecter le méthane soient disponibles, ils sont très chers et ne fonctionnent pas bien dans toutes les conditions environnementales. Le nouveau système d'imagerie pourrait offrir un moyen moins coûteux et moins sensible de détecter le méthane dans diverses conditions. Il intègre la technologie d'imagerie hyperspectrale active développée par M Squared et une caméra à pixel unique développée par l'équipe de recherche de Glasgow.

Le système effectue une imagerie hyperspectrale en projetant une série de motifs de lumière infrarouge sur la scène à l'aide d'une longueur d'onde laser qui est absorbée par le méthane. Ces motifs sont créés avec un laser et un petit appareil avec des centaines de milliers de miroirs mobiles, connu sous le nom de dispositif à micromiroir numérique. Une image montrant où le méthane a absorbé la lumière est reconstruite en détectant la lumière qui se diffuse hors de la scène et en la comparant informatiquement aux motifs projetés d'origine.

Le fait que le nouveau système d'imagerie du gaz méthane utilise un éclairage actif - ce qui signifie qu'il fournit sa propre source lumineuse - présente plusieurs avantages par rapport aux systèmes d'éclairage passif utilisés dans les détecteurs de gaz actuellement disponibles, y compris les systèmes qui détectent le gaz en utilisant les différences de température.

Dr Nils Hempler, Responsable Innovation chez M Squared, a déclaré : « Pour les systèmes utilisant un éclairage passif, l'obscurité ou la pluie fera varier ou inexistant le signal atteignant le système d'imagerie. Une source d'éclairage active est indépendante des changements environnementaux, y compris les changements de température ou de lumière, et offre un contraste amélioré et des sensibilités plus élevées."

Les chercheurs ont utilisé une caméra à un seul pixel pour mesurer la lumière diffusée par la scène, car les caméras traditionnelles avec des millions de pixels sont soit indisponibles, soit trop chères dans les longueurs d'onde infrarouges. La caméra à pixel unique est essentielle à la création d'un système commercial d'imagerie du gaz méthane qui pourrait ne coûter que quelques milliers de dollars, nettement moins que les imageurs de détection de gaz actuellement disponibles dans le commerce. Étant donné que le système n'utilise pas de scanners ou d'autres pièces mobiles, il pourrait facilement être transformé en un instrument portable.

Dans le journal, les chercheurs ont montré que leur système pouvait imager le gaz méthane s'échappant d'un tube à environ 1 mètre de la caméra avec une vitesse d'imagerie vidéo d'environ 25 images par seconde. Ils ont également démontré que leur méthode était sensible au méthane même lorsque d'autres gaz étaient présents entre la caméra et le méthane.

"L'une des choses que nous avons trouvées, c'est que nous n'avons pas nécessairement besoin d'images haute résolution pour détecter des fuites de gaz, " a déclaré Gibson. " Une fréquence d'images relativement rapide sur votre appareil photo fournit plus d'informations sur l'origine de la fuite de gaz que d'avoir des images à très haute résolution. "

Sortir du labo

L'une des prochaines étapes pour les chercheurs consiste à démontrer leur configuration d'imagerie en dehors du laboratoire contrôlé pour voir comment elle fonctionne dans des scénarios du monde réel. Ils veulent aussi essayer l'approche avec des lasers plus puissants, ce qui pourrait permettre l'imagerie à une plus grande distance et augmenter la sensibilité de la détection de gaz.

"L'utilisation de sources laser largement accordables plutôt que la source de longueur d'onde fixe utilisée dans cet article peut étendre cette méthode à la détection d'autres hydrocarbures, des matières dangereuses telles que des agents de guerre chimique et des explosifs, et d'autres substances biologiquement importantes utilisées dans les soins de santé et le diagnostic, " dit Hempler.