Réhabilitation de friche(s) industrielle(s)

Introduction

Présentation

La réhabilitation des friches industrielles est dores et déjà un enjeu du monde de demain. L'objectif auquel nous nous raccrochons est de redonner vie à ces grands bâtiments abandonnés pour en faire des habitats collectifs. Nous nous sommes inspirés de l'ancienne manufacture d'arme de Saint-Etienne pour développer nos idées autour de la réhabilitation des friches industrielles en général.

Les friches industrielles comme nous avons à Saint-Etienne ont accueilli pendant des dizaines d'années une industrie lourde. Celle ci a des conséquences sur la "qualité" des lieux. Avant de pouvoir construire des habitations, il est primordiale de mener une étude pour déterminer si le lieux est habitable.

En général, une friche n'est pas un lieu très accueillant. Plusieurs facteurs entrent en compte:

• La pollution: L'activité industrielle exercée et la dégradation du bâtiment sont des facteurs qui engendrent de la pollution. En général, les polluants que l'on trouve dans les friches industrielles sont des particules en suspension dues à des produits chimiques ou encore des molécules organiques* sous forme de gaz toxiques. On trouve également des métaux lourds comme du plomb ou du cuivre. Pour rappel, la peinture utilisée dans les industries était souvent faite à base de plomb.
• La qualité de l'environnement: L'humidité est un facteur à prendre en compte pour des futures habitats. En effet, vivre dans un endroit trop humide ou mal isolé peut entraîner des aggravations au niveau des maladies respiratoires (asthme, rhinite etc.).
• La solidité du bâtiment: L'abandon et l'ancienneté de ces bâtiments peut avoir entraîner des dégradations au niveau des murs ou de la toiture.

Notre objectif est de développer une solution de contrôle de ses facteurs afin de pouvoir sécuriser la friche avant sa réhabilitation.

les composants

-un drone : il permettra d'effectuer les mesures à des endroits inaccessibles pour l'humain. Tels que les hauteurs de mur, les plafonds ... Ainsi qu'un moyen d'automatiser le processus, assez rébarbatif et fastidieux.
-les capteurs : ils permettent d'effectuer des mesures sur la qualité de l'air et des infrastructures (taux de pollution dans l'air...), pour savoir si le domaine est habitable ou non. Ces capteurs pourront être embarqués sur le drone pour automatiser la mesure et permettre d'aller à des endroits inaccessibles à l'homme. De plus, il pourra vérifier l'état de l'infrastructure (haut des murs, toits...) afin de faciliter le travail.

Problématique

Le projet est développé par des élèves designers et artistes de l'ESADSE en collaboration avec des étudiants ingénieurs de TELECOM Saint-Etienne autour de la problématique globale: "Réhabilitation de friche(s) industrielle(s)".

En tant qu'étudiants ingénieurs, Yann Carrio et Nicolas Rivat interviendrons sur une partie technique du projet centré plus précisément sur la problématique: "Sécuriser une friche pour la rendre habitable".

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Etudes préliminaires

Possibilités envisagées

Nous avons chercher des capteurs qui pourraient répondre à nos besoins sur le site Lextronic.com (revendeur de matérielle électronique). Plusieurs capteurs ont attirés notre attention:

• Module "Air quality Click Board": Ce capteur de qualité de l’air est réactif à différents gaz nocifs tels que l'ammoniac, l'oxyde d'azote, le benzène ou le dioxyde de carbone. [1]
• Module "Grove - capteur de gaz": Ce capteur de gaz permet de donner une mesure de la concentration de GPL*, de dihydrogène, de méthane et d'oxyde de carbone. [2]
• Module "Grove - capteur de gaz WSP2110": Ce capteur de gaz permet de donner une mesure de la concentration de HCHO, de benzène et de toluène. [3]
• Module Grove - Capteur de poussières: Ce capteur permet d'obtenir une indication sur la qualité de l'air ambiant grace à une mesure effectué sur le nombre de particules présentes dans l'air. [4]
• Platine capteur d'humidité "HIH-4030": Permet de mesurer l'humidité relative de l'air. [5]
• Capteur IMU : Permet de mesurer l'accélération du drone. Pour obtenir sa position, il faudra intégrer deux fois cette mesure d'accélération. [6]

Etat de l'art

Mesurer la qualité de l'air:
En 2012, l'association HabitatMap a développé l'outil AirCasting. Il s'agit d'un ensemble de capteur implémenté sur Arduino qui permet de mesurer la concentration de monoxyde de carbone (CO) et de dioxyde d'azote (NO2) dans l'air mais aussi la température et l'humidité de l'air. Un an plus tard, en 2013, le projet est développé à grande échelle et l'objet est baptisé "air quality egg". L'air quality egg permet aux utilisateurs d'effectuer des mesures de la qualité de l'air partout dans le monde, les données sont ensuite partagées avec le monde entier sur une carte collaborative.[7]

Évaluation de la qualité de l’air intérieur :
AirJin et Foobot : Boitiers connectés qui permettent de mesurer la qualité de l’air dans un espace fermé (typiquement une maison, un appartement). Les capteurs permettent de mesurer les particules fines (particules en suspension) de 2,5 microns à 10 microns, les composés organiques volatils (notamment le formaldéhyde), la température et le degré d'humidité. [8]

Mesure de plomb sur une surface :
Niton XLp 300 : L'analyseur plomb se présente sous la forme d’un ‘pistolet’ portable et permet de mesurer en quelques secondes la quantité de plomb présente sur cette surface. Cet analyseur plomb permet de réaliser des mesures sur des surfaces non lisses, telles que crépi, tuyaux, radiateurs, moulures, corniches, garde corps. [9]

Personnae

Jacky 36 ans

Jacky travaille dans la réhabilitation d’anciennes usines depuis 15 ans. Il est fatigué et s’interroge sur le nombre d’heure de travail perdu à parcourir les friches afin d’en mesurer la pollution.

Michel 45 ans

Michelle possède une grande maison ainsi qu’un jardin, le tout faisant environ 800m². Il l’a fait construire il y a 15ans sur les lieux d’une ancienne usine travaillant le plomb. Possédant quelques défaillances physiques depuis peu, il aimerait maintenant s’enquérir sur le taux de pollution présent dans sa propriété.

Réalisation

Test du capteur d'humidité

Fonctionnement du capteur =

Le capteur AM2302/DHT22 est un capteur d'humidité et de température. Le signal donné par le capteur est un signal numérique (compris entre 0V, niveau logique bas, et la tension d'alimentation, niveau logique haut). La communication avec le capteur se fait de la manière suivante: Tout d'abord le processeur de la carte envoi un bit de start (1 seconde à l'état haut). Si le capteur est prêt, il lui répond par un état haut de 80µs et un état bas de 80µs. Ensuite, le capteur transmet les 40 bits de données, bit de poids fort en premier. Les 16 premiers bits sont correspondent à la mesure de l'humidité, les 16 suivants à la mesure de la température et les 8 derniers bits sont des bits de checksum, utiles à la vérification de la transmission. Chaque bit de donnée correspond à un état bas suivi d'un état haut et la valeur du bit est donnée par la durée de l'état haut (entre 22µs et 30µs pour un 0, et entre 68µs et 75µs pour un état haut) --> voir image ci dessous.

Une fois les bits récupérés, il suffit de convertir la donnée binaire en décimal. Heureusement pour nous, cette fonction existe et est décrite dans les bibliothèques Arduino fournies par Adafruit. En incluant la bibliothèque, nous n'aurons donc pas à interpréter le signal pour le convertir, la donnée que nous allons récupérer sur Arduino sera directement intelligible par l'Homme.

Le test du capteur va donc consister à simplement lire la donnée convertie grâce aux fonctions de la bibliothèque "DHT.h". Nous afficherons les informations sur le moniteur série.

Comme le capteur est assez lent (problématique lié à la mesure de l'humidité), nous prenons un délai raisonnable de 2 secondes entre chaque mesures.

Nous obtenons les résultats suivants sur le port série. En soufflant sur le capteur, on remarque bien une augmentation significative de l'humidité et de la température, le capteur fonctionne comme prévu.

Sources

Friche industrielle [10]