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Comment prélever des échantillons d’eau? - Par : Substance,

Comment prélever des échantillons d’eau?


L’École de technologie supérieure (ÉTS) de Montréal a organisé et présenté la deuxième édition de l’École d’été internationale sur l’innovation et le design technologique du 30 juin au 29 juillet 2016. Les 49 étudiants participants provenaient d’universités partenaires et de l’ÉTS. Ils étaient originaires de 15 pays.

École d'été 2016

Les étudiants de la deuxième édition de l’École d’été de l’ÉTS en compagnie des professeurs et gestionnaires de ce cours.

À partir du processus de création dans lequel les meilleures idées ont été amenées à maturation, au prototypage rapide et à l’innovation, les étudiants ont évolué dans un contexte d’équipe pluridisciplinaire. Les étudiants ont pu évoluer avec une équipe de dix professeurs et d’un designer : les professeurs de l’ÉTS Michel BaraërPierre BélangerFrançois BrissetteChristopher FuhrmanRobert HauslerMaarouf Saad et Matthew Toews pour l’aspect technique des projets,  Lorena Escandon et Mario Dubois pour les notions relatives à la créativité, à l’innovation et au travail en équipe, Mithra Zahedi, de l’Université de Montréal, qui les a initiés au concept du design thinking et Félix Guyon, designer industriel. Ils ont bénéficié également de sessions de formation et de conférences données par échofab, IBM et Ubisoft. L’École d’été leur a permis de structurer leur démarche pour aller le plus loin possible dans le processus d’innovation. Cette formation a eu lieu dans le cadre d’un cours universitaire en génie de trois crédits.

Six défis proposés par la fondation De Gaspé Beaubien dans le cadre de la compétition AquaHacking leur ont permis de trouver une solution innovante à l’un des problèmes suivants pour préserver le fleuve Saint-Laurent :

  1. Prélever des échantillons d’eau du fleuve Saint-Laurent;
  2. Informer la population sur la qualité de l’eau du fleuve;
  3. Reconnaître et répertorier  les espèces rares ou envahissantes du fleuve;
  4. Réduire l’érosion des berges;
  5. Retirer les déchets solides qui polluent le fleuve.

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Deux équipes de l’École d’été ont présenté une solution pour prélever des échantillons d’eau du fleuve Saint-Laurent, soit les équipes Beach Buoys et PolyIDÉE.

Problématique

Pour informer la population sur la qualité de l’eau du fleuve, il faut prélever des échantillons d’eau d’une façon efficiente à peu de frais pour que ces échantillons soient analysés et que les résultats d’analyse soient communiqués à la population avec un minimum de délai. Si le délai est trop long, les baigneurs pourraient en faire les frais, comme le montre cette vidéo produite par l’équipe Beach Buoys :

L’énoncé du problème des deux équipes étaient similaires :

« Comment concevoir un système efficient pour prélever des échantillons d’eau du fleuve Saint-Laurent. »

La prise d’échantillons d’eau se fait habituellement de façon manuelle, suivie de l’envoi à un laboratoire pour fins d’analyse.

echantillons eau

Ce processus peut prendre quelques jours, ce qui prive la population d’informations à jour sur la qualité de l’eau. Cette situation crée de la méfiance et place la population qui pratique des activités nautiques à risque.

Il existe des systèmes d’analyse automatiques de l’eau et des systèmes de bateaux autonomes pour la prise d’échantillons d’eau, mais ces solutions présentent des coûts élevés de prélèvement et d’analyse.

échantillon eau automatique

Système d’analyse automatique

echantillon eau autonome

Bateau autonome d’échantillonnage

samplify1La solution de l’équipe Beach Buoys

La solution de cette équipe s’appelle Samplify. Le concept est relativement simple : des capteurs d’échantillons d’eau sont intégrés dans les bouées qui délimitent la zone de baignade d’une plage donnée (les cônes verts de l’illustration ci-dessous).

echantillons d'eau BB

Le câble qui relie les cônes de sécurité et les cônes contenant les capteurs d’échantillons d’eau est muni de tuyaux pour acheminer l’eau capté à un réservoir de stockage hors de l’eau (le cylindre gris sur la plage dans l’illustration ci-dessus). Le tuyau est relié à un système de remplissage d’échantillons d’eau de forme cylindre pouvant contenir plusieurs échantillons (huit dans la représentation ci-dessous).

echantillons d'eau BB2

Les cylindres d’échantillons peuvent être prélevés aisément par un employé pour faire l’analyse sur place ou à proximité (dans un camion contenant les équipements d’analyse par exemple). Cette solution permettrait d’afficher rapidement les résultats pour informer la population. Cette solution diminue aussi les coûts d’échantillonnage.

La solution de PolyIDÉE

Cette équipe a présenté une solution de prise d’échantillons d’eau simple et rapide et une solution mobile pour l’analyse de la qualité de l’eau afin d’en informer rapidement la population.

La prise d’échantillons d’eau

L’équipe a utilisé une technique très simple pour prendre des échantillons d’eau à partir du bord de l’eau : une canne à pèche pour lancer et ramener un dispositif de prise d’échantillons d’eau.

échantillons d'eau PI1

Ce dispositif lancé se compose d’un flotteur, d’une coquille qui s’ouvre à la profondeur désirée et d’un cylindre extensible pour la prise d’échantillons d’eau.

échantillons d'eau PI2

échantillons d'eau PI3a

Ce cylindre est muni d’un code à barre pour fins d’identification des échantillons d’eau.

L’analyse de la qualité de l’eau

L’employé pourrait aussi utiliser un appareil appelé « stylo intelligent ». Cet appareil muni de capteurs pourrait permettre de faire l’analyse d’un certain nombre de données directement sur le site dans le but de prévenir la population en cas de problème de contamination.

échantillons d'eau PI4

Présentation de ces projets au challenge AquaHacking

Les leaders de ces deux équipes ont décidé de poursuivre le développement de leurs solutions pour la présenter en septembre lors du challenge AquaHacking 2016. Ils ont légèrement modifié leur équipe et fait évoluer leur projet. Nous leur souhaitons d’être parmi les projets retenus pour cette compétition internationale.

Auteurs

  • The Beach Buoys : le leader, Nikolas Sommer (RWTH Aachen University); les membres de l’équipe : Ravi Singaram (Nanyang Technological University), Daniel Morimoto (Escola Politécnica da Universidade de Sao Paulo), Heidy Patron et Sergio Gualteros (ÉTS) et Candice Lai (City University of Hong Kong);

equipe beach buoy

  • PolyIDÉE : la leader, Samira Mohamady (RWTH Aachen University); les membres de l’équipe : Katherine Briceno Guerrero (Universidad de Los Andes), Ali Mohammadshahi (Iran University of Science and Technology), John Ku Wen Yew (Nanyang Technological University), Francesco Feltrin (Univertà di Padova) et William Lang (Nanyang Technological University).

equipe PolyIDEE

 

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  • L’image d’entête a été achetée sur le site Istock.com : elle est protégée par des droits d’auteurs;
  • Les images des participants à l’ÉTS proviennent des auteurs : la licence CC du site Substance s’applique à elles;
  • Les images du projet The Beach Buoys proviennent de cette équipe :  la licence CC du site Substance s’applique aussi à elles;
  • Les images du projet PolyIDÉE proviennent de cette équipe :  la licence CC du site Substance s’applique aussi à elles.

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