Un capteur intelligent biodégradable pour surveiller les marchandises sensibles

Celia Luterbacher

Des chercheurs de l’EPFL, de l’Empa et du CSEM ont mis au point une étiquette intelligente durable qui peut être utilisée pour signaler lorsque les expéditions de médicaments ou de denrées alimentaires ont dépassé un seuil de température de sécurité. Il s’agit de la première étiquette de ce type à être entièrement compostable.

D’immenses flux de marchandises circulent autour du globe chaque jour. Ils incluent des expéditions particulièrement délicates, comme certains vaccins, médicaments et produits alimentaires. Pour garantir que ces produits arrivent en toute sécurité à destination, ils doivent rester dans une certaine plage de température tout au long de la chaîne d’approvisionnement. Mais équiper chaque expédition de capteurs à base de silicium et de puces sans fil est coûteux et non durable.

Des chercheurs de l’EPFL, d’Empa et du CSEM ont relevé ce défi dans un projet de quatre ans appelé GREENsPACK. Ensemble, ils ont développé une étiquette de capteur intelligent imprimée, sans fil et sans puce, qui peut détecter si un certain seuil de température a été dépassé. Le petit autocollant est sans silicium et fabriqué à partir de matériaux biodégradables. Le projet a été financé par le Fonds national suisse (FNS) et Innosuisse dans le cadre du programme BRIDGE Discovery.

« Notre étiquette intelligente peut soutenir un Internet des Objets durable, du choix des matériaux à la minimisation des déchets via la fabrication additive, jusqu’au compostage en fin de vie« , explique Danick Briand du Laboratoire des transducteurs souples (LMTS), dirigé par Herbert Shea, à la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur de l’EPFL.

Des circuits durables dotés d’une mémoire

L’équipe du LMTS a fabriqué le capteur sur un substrat composite de biopolymère et de fibres de cellulose développé à l’Empa, en s’appuyant sur une technologie de conception et de lecture développée au CSEM. Pour fonctionner, l’étiquette n’a besoin ni de batterie ni d’émetteur à puce de silicium. Elle repose plutôt sur un résonateur électrique sans fil constitué de pistes de zinc hautement conductrices et stables, protégées par une cire naturelle. Si ces circuits sont exposés à un champ électromagnétique, par exemple provenant d’un lecteur d’étiquettes sans fil, une résonance est créée que le lecteur peut décoder. Si le seuil de température est dépassé, une huile biosourcée solide fond sur le circuit, modifiant cette résonance. La prochaine fois que l’étiquette est lue, elle indique : cet envoi a été trop chaud à un moment donné.

Différents seuils de température peuvent être définis selon le type d’huile utilisé, notamment les huiles d’olive, de jojoba et de noix de coco congelées, qui fondent à des températures différentes, provoquant des décalages irréversibles de la fréquence de résonance. Une fois fondue, l’huile est absorbée par un matériau cellulosique placé en dessous, ce qui permet à l’étiquette de fonctionner de manière fiable sous différents angles d’inclinaison.

Les chercheurs du LMTS et co-auteurs James Bourely et Nicolas Fumeaux affirment espérer que leur technologie puisse aider à lutter contre le problème environnemental croissant des déchets électroniques.

« En 2022, le monde a produit 62 mégatonnes de déchets électroniques – l’équivalent de 16 tours Eiffel par jour – dont seulement 22 % ont été correctement recyclés. Notre travail représente une plateforme technologique verte pour fabriquer des circuits imprimés durables et ainsi réduire les déchets électroniques« , argumentent-ils.

Article : Ecoresorbable chipless temperature-responsive tag made from biodegradable materials for sustainable IoT – Journal : Nature Communications – DOI : 10.1038/s41467-025-65458-9

Source: School of Engineering | STI