Réf: IN-RESP-01
Instrument de mesure de la respiration basale du sol par accumulation de CO2 dans des chambres d’incubation. L’invention comporte l’appareil de mesure : « respiromètre ExSitu » et la chambre d’incubation, les deux éléments sont découplés. Il est ainsi possible de réaliser plusieurs incubations d’échantillons de sol dans différentes chambres, et de lire l’ensemble au moyen d’un appareil unique.
L’instrument fonctionne autour d’un capteur CO2 proche infra-rouge, permettant des mesures fiables à faible coût. Les chambres d’incubation sont adaptées de flacons hermétiques utilisés en laboratoire au moyen d’une pièce imprimé en 3D.
L’objectif du respiromètre ExSitu, est d’effectuer une unique mesure de CO2 cumulative après un ou plusieurs jours d’incubation. Équiper chaque chambre d’un capteur serait démesuré et non adapté au nombre d’échantillons à traiter en parallèle (plusieurs dizaines). L’instrument présenté sépare donc l’incubation de l’échantillon de l’appareil de mesure.
Pourquoi cet instrument ?
SituResp®, l’indicateur de référence Biofunctool® pour la mesure de respiration basale, pâtit d’une certaine lourdeur opérationnelle. La préparation du gel et la conservation des cuvettes sont délicates, il y a nécessité d’effectuer deux lectures de chaque échantillon (t0 et t24h), le protocole est dépendant de matériel de laboratoire et d'un approvisionnement en fournitures (cuvettes, réactifs), enfin il fourni une évaluation indicative de la respiration sans pourvoir quantifier les émissions de CO2. La méthode de référence ISO16072:2002 (titration à la soude), n’est pas déployable sur le terrain et requiert quelques compétences de laboratoire, deux points incompatibles avec l’approche Biofunctool®.
L'instrument permet une mesure directe des émissions cumulées de CO2 en limitant les manipulations imposées par SituResp® ou par la méthode par titration à la soude.
Il permet aux opérateurs de gagner du temps et d'éviter d'avoir recours à diverses fournitures périssables ou à du matériel de paillasse.
Idéalement l'appareil nécessite une enceinte d'incubation. Un modèle de 20 L va venir compléter l'offre d'.
L'appareil a été comparé à un instrument de laboratoire (modèle µGC) et a montré la justesse des mesures (Jim Félix-Faure, Emma Cazennave Eco&Sols 2025).
Note: la préparation et l'incubation des échantillons sont expliqués dans le chapitre Cette notice n'évoque que la manipulation de l'appareil de mesure.
Un interrupteur général commande le fonctionnement de l'appareil, pompe et capteur se mettent en marche. Selon la position du switch l'appareil exécute ou non une calibration à 400 ppm. Une fois la calibration achevée l'appareil émet un son pour avertir l'opérateur puis mesure en continu la concentration en CO2 du flux de gaz.
Il est recommandé de calibrer le respiromètre avant chaque utilisation (une utilisation étant un ensemble de mesures) afin d’éviter une dérive du capteur CO2 dans le temps ou selon les conditions d’utilisation. Cette calibration prend comme référence la concentration CO2 moyenne actuelle de l’atmosphère (env. 400ppm).
Placer le switch sur la position "calibration"
Placer le respiromètre à l’extérieur dans un endroit sans pollution par des émissions directes de CO2.
Allumer le respiromètre.
Contrôler les valeurs de concentration de CO2 sur l'écran et/ou lancer l’application Sensirion My Ambiance, s’assurer le que Bluetooth du téléphone est actif, et allumer le respiromètre (interrupteur ON sur le côté).
Dans l’application choisir « SCD-Gadget xx :xx » puis dans l’onglet « dashboard » (fig. 9) et vérifier que l’instrument indique une concentration CO2 cohérente
o Il faut jusqu’à 30-60s pour stabiliser la mesure
o En extérieur la concentration devrait être 400±35ppm ; en intérieur entre 400 et 1000 selon l’aération de la pièce.
Après le temps d'incubation, sortir l’ensemble des chambres de l’incubateur.
Après avoir calibré l'appareil pour une série de mesures, prendre une chambre et déconnectez l'un des tuyaux du connecteur push (préciser lequel).
Reconnectez immédiatement à l'aide des connecteurs push les deux tuyaux du respiromètre sur le passe paroi à l'aide des: l’entrée du respiromètre (tuyau coté interrupteur) vient sur l’entrée de la chambre (« IN »).
Allumer le respiromètre (interrupteur sur ON) , lisez la valeur affichée à l'écran ou ouvrir l’application MyAmbiance.
Répéter l’ensemble de ces étapes pour l’échantillon suivant. La zone de graphique devrait conserver l’échelle ~2min paramétrée la première fois.
MyAmbiance offre la possibilité d'exporter la série de mesures dans des fichiers csv.
L’instrument comporte ainsi deux éléments distincts :
• Un appareil de lecture
• Une, ou plusieurs, chambre d’incubation
Connexions entre ExSitu et la chambre d'incubation par des tubes souples ( ø 4 mm) et des raccords pneumatiques
L’appareil de lecture fonctionne autour des composants principaux suivants
Un capteur CO2 NIR, Sensirion SDC30
Un capteur CO2 NIR, Sensirion SDC30
précision: ± 30 ppm + 3%
Pour plus d'informations, voir le de construction DIY
L'appareil peut se connecter en bluetooth à l'application du constructeur de capteur.
La carte uPesy wroom Low Power DevKit 1.2 permet de gérer la charge de la batterie pour alimenter le microcontrôleur, la pompe à air et le capteur.
A l'allumage l'écran indique la tension de la batterie pour anticiper une mise en charge. La charge se fait à l'aide d'un cordon USB C branché sur un chargeur de smartphone.
Mettre en charge la batterie aussitôt que la tension est inférieure à 3.7 v pour éviter de l'endommager.
Ne jamais souffler dans les tuyaux avec la bouche, vous risquez de rendre hors d'usage le capteur à CO2 en dépassant sa valeur maximale de concentration en CO2 admise (10 000 ppm).
Ne pas exposer à des sources de chaleur (derrière une vitre ensoleillée p ex) sous peine de voir le boitier se déformer
Ne pas exposer l'appareil à des ambiances corrosives
Manipulez le boitier avec précaution .
Vérifier la tension et la polarité du chargeur que vous utilisez. (câble usb C sur chargeur de smartphone)
Les surfaces extérieures de l'appareil peuvent être nettoyées avec un chiffon humidifié et un détergeant doux. N'utilisez pas de solvant, de produits chimiques agressifs, d’ammoniaque ou d'agents de nettoyage abrasifs.
SCOP SAGNE en 2019 pour la V1 - prototype
SCOP SAGNE et IRD en 2023 pour la V2 - version non aboutie
SCOP SAGNE juillet 2024 pour la version actuelle du Respiromètre Exsitu (V3)
attribution
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Après 2min, le buzzer émet un son. Il est alors possible de saisir le boitier et de commencer les mesures.
Pendant la série de mesures il est possible d'éteindre puis de rallumer l'appareil, veillez cependant à placer le switch en position "mesures". La calibration effectuée restera valable.
Éteindre l’instrument (interrupteur OFF). Il perd alors la communication avec le téléphone.
Allez dans l'onglet "plot" puis "co2" et "live"
Zoomer avec deux doigts pour obtenir une échelle de ~2min
Observer l’évolution de la courbe CO2 et attendre que la concentration se stabilise (env. 1-2min) Fig.1
Une fois la valeur stabilisée, lisez la concentration à l'écran du boitier ou retournez sur l'onglet "dashboard" Fig. 2 et enregistrez cette valeur "plateau", c'est votre résultat de mesure à 35 ppm près.
Déconnecter le respiromètre de la chambre et attendre que la concentration de CO2 redescende à celle de la pièce (~30-60sec) pour purger l’instrument !
Éteindre le respiromètre (interrupteur sur OFF)
conditions de fonctionnement : 0-50 °C, 0-95% HR
Un microcontrôleur ESP32, carte uPesy wroom Low Power DevKit 1.2
Une mini pompe à air 3-5V, 0.8L/min
Une batterie LiPo 2000mAh
Un écran OLED 0,96"
