Une équipe scientifique composée de chercheurs du Département de physique appliquée III et du Département de génie chimique et environnemental de l'École supérieure technique d'ingénierie de l'Université de Séville, en collaboration avec le groupe EOD-CBRN de la Police nationale (TEDAX), a validé avec succès un outil de surveillance chimique et environnementale d'une rapidité exceptionnelle pour la détection de l'ibuprofène dans les plans d'eau. Cette collaboration allie l'expertise universitaire en optique appliquée et en génie chimique au besoin opérationnel de la Police nationale d'identifier les substances potentiellement dangereuses de manière non invasive.

La technologie proposée par les chercheurs José Manuel Navas García, Bernabé Alonso Fariñas et Alejandro Barriga Rivera, que l'on pourrait décrire comme une « caméra qui voit au-delà de la lumière », capture les informations optiques de l'échantillon grâce à l'imagerie avancée et sépare le signal des molécules d'intérêt de celui des autres molécules présentes dans l'échantillon. Ceci permet l'identification de composés sans contact physique, sans préparation de l'échantillon et sans utilisation de réactifs. L'avancée majeure de cette étude réside dans la combinaison de l'imagerie hyperspectrale, un type de photographie qui capture la lumière réfléchie dans le spectre visible et infrarouge, avec une technique mathématique avancée appelée transformée en ondelettes. Cette transformée agit comme un puissant filtre numérique capable de séparer les détails porteurs d'informations significatives du bruit de fond généré par les autres composés chimiques de l'échantillon.

L'étude a validé l'efficacité de la technologie pour la détection de l'ibuprofène à une concentration critique de 60 μg/L. Cette concentration représente un seuil pertinent pour la surveillance des situations environnementales à haut risque ; elle est connue sous le nom de concentration sans effet attendu (CSE), qui établit la limite au-delà de laquelle des effets néfastes sont susceptibles d'apparaître dans un écosystème. Les chercheurs ont testé la méthodologie sur différentes matrices liquides, notamment de l'eau en bouteille, de l'eau du robinet (de Séville), une solution d'alcool éthylique et, plus spécifiquement, de l'eau du fleuve Guadalquivir. Dans le cas de l'eau de rivière, la matrice la plus complexe, la précision de détection est passée de 55 % avec les méthodes traditionnelles à 100 % grâce au traitement informatique mis au point par les chercheurs.

Surveillance environnementale future :
La technologie développée à l’Université de Séville, méthode rapide ne nécessitant aucune préparation d’échantillon, présente un potentiel considérable pour le déploiement en tant qu’outil de surveillance en temps réel et de détection continue des contaminants émergents. Cette méthodologie peut être embarquée sur des véhicules aériens autonomes, permettant ainsi une surveillance dans des zones difficiles d’accès telles que les zones humides, les lacs et les rivières.

Ce programme de recherche a débuté à l'Université de Séville sous la direction du professeur Emilio Gómez González, directeur du département de physique appliquée III, décédé en 2023. Dans un premier temps, les chercheurs ont mis au point des méthodes de détection de particules virales, notamment le SARS-CoV-2, virus responsable de la COVID-19, grâce à l'imagerie hyperspectrale et à l'intelligence artificielle (sous forme de réseaux de neurones artificiels). Les chercheurs du groupe de physique interdisciplinaire poursuivent leurs travaux sur des stratégies technologiques visant à améliorer la vie des patients dans le domaine des technologies médicales.

Risque lié aux contaminants émergents
: L’ibuprofène, un anti-inflammatoire largement consommé (avec une production annuelle estimée à environ 45 233 tonnes en 2022), est l’un des principes actifs pharmaceutiques les plus fréquemment détectés dans les eaux douces et salées. En effet, les stations d’épuration classiques n’éliminent que partiellement ce composé, généralement entre 30 % et 60 %. Cette persistance fait de l’ibuprofène un contaminant émergent qui, au même titre que d’autres médicaments, représente une menace importante pour les écosystèmes et la santé publique, car il peut affecter des fonctions biologiques essentielles chez les organismes aquatiques, même à de faibles concentrations. La surveillance de ces composés est nécessaire à l’échelle mondiale, l’ibuprofène ayant été détecté jusque dans des régions reculées comme l’Antarctique.

Au-delà des contaminants : substances dangereuses.
La collaboration avec le groupe EOD-CBRN de la Police nationale (TEDAX) souligne le vaste potentiel de ce « scanner chimique ». Cette technologie fonctionne en identifiant l’« empreinte chimique » ou code-barres spectral de la substance recherchée. La capacité d’identifier et de quantifier de manière non invasive les composés chimiques dans les fluides, même dans des matrices complexes, a un impact direct sur la sécurité publique. Elle offre une plateforme pour la détection rapide et sans contact d’autres substances dangereuses ou illicites, telles que des agents chimiques ou des résidus d’explosifs dissous dans les fluides.