IDENTIFICATION PAR RESONANCE QUADRUPOLAIRE NUCLEAIRE (RQN) DE MARQUEURS CHIMIQUES

IDENTIFICATION PAR  RESONANCE QUADRUPOLAIRE NUCLEAIRE (RQN) DE MARQUEURS
CHIMIQUES

Contexte d’utilisation de la Résonance Quadrupolaire Nucléaire (RQN) 

Justification de l’utilisation de la RQN Dans l’industrie du bois, les informations relatives à l’origine de la matière concernent principalement la parcelle sur laquelle l’arbre a poussé. Afin de lier de manière définitive ces informations à la matière, nous avons vu qu’il est possible d’utiliser le paradigme proposé par Thomas : la matière communicante [Thomas, 2009]. Dans cette partie nous rappelons les bases de ce qu’est le paradigme du bois communicant et nous justifions l’utilisation de la RQN.  Le paradigme de matière communicante appliqué à l’industrie du bois Nous avons décrit les premiers essais qui ont mis en avant une possible réalisation de ce paradigme dans l’univers du textile [Kubler & al, 2011]. Les lés sont instrumentés avec des puces RFId disséminées dans l’ensemble du matériau afin de se rapprocher au plus près du concept de matière intrinsèquement communicante. Il est donc possible de lui offrir la capacité de stocker de l’information, de communiquer avec son environnement et, dans le cas où le matériau est découpé en plusieurs parties, de conserver ces capacités de stockage et de communication. Transposons ce paradigme à l’industrie du bois. Un arbre serait marqué pendant sa croissance en forêt. On le marquerait dans la masse et de telle sorte qu’il soit identifiable de manière unique. Il serait alors possible d’obtenir les informations sur l’origine de chaque individu d’une parcelle tout au long du cycle de vie du bois. Cela présenterait un avantage considérable pour les certifications de provenance qui pourraient ainsi spécifier les origines des produits. En poussant le paradigme un peu plus loin, le marquage pourrait être modifiable si, à partir de cette matière, de nouveaux objets sont créés dans le cadre de processus divergents. Il serait donc possible d’identifier chaque produit enfant sans avoir recours à une autre opération de marquage. Une telle solution permettrait d’avoir une identification pérenne et unique ainsi qu’un transfert et une conservation de l’information tout au long du cycle de vie de la matière. En conformité avec ces considérations, on peut rechercher les solutions possibles permettant de marquer le bois dans la masse de manière pérenne et unique.  Marquage et contrainte de taille Le marquage consiste à apposer sur le produit un élément d’identification de façon à obtenir l’ensemble des informations plus ou moins complexes qui lui sont liées. Le marquage est couramment utilisé dans l’industrie pour permettre le suivi des objets. Poussé à son paroxysme, le marquage permet l’identification unique de chaque produit et d’obtenir les informations qui leurs sont rattachées. En outre, pour que l’identification automatique soit possible au niveau industriel, il faut que la lecture soit rapide, robuste et unique. Pour le marquage dans la masse, plusieurs solutions ont été imaginées, mais il n’est guère raisonnable actuellement d’imaginer disséminer en masse des puces RFID dans le bois. Le bois est un matériau fibreux. Ses fibres sont un ensemble de cellules longitudinales appelées trachéides reliées entre elles par des ponctuations. Celles-ci sont les voies de communication principales et conduisent la sève brute du bas de l’arbre vers le haut. D’autres voies existent. Les canaux résinifères ou le parenchyme radial qui, respectivement, permettent le transport de la résine et constitue une voie de communication vers l’intérieur de l’arbre [Trouy-Triboulot & Triboulot, 2012]. L’ensemble de ces voies de communication possède des dimensions de l’ordre du micro au dixième de millimètre. (Jusqu’à 300µm de diamètre pour les canaux, et entre 15 μm et 35 μm pour les trachéides des résineux) [Guidoum, 2012]. Ce sont ces voies de communication de petites dimensions qui permettraient d’introduire le marquage dans le bois (figure 16) d’où la nécessité de trouver un marquage induisant des « médias » de petites tailles. Au vu de ces constatations, la taille des marqueurs (dans sa globalité) doit donc être inférieure à la taille des vaisseaux constituant le bois. Hitachi a conçu le µtag. Ce composant RFId est constitué, à ce jour, de la plus petite puce électronique possible d’une taille de 0,4*0,4mm soit 0.16mm² (sans l’antenne). Cette taille, bien qu’infime pour une puce, reste de dimensions trop importantes pour être utilisée comme marqueur dans la masse du matériau bois. Figure 16 : Vue microscopique d’un bois de feuillus (gauche) et de résineux (droite). La taille des cellules plaide donc en faveur d’un marquage moléculaire et l’utilisation de méthodes d’identification des molécules. Les méthodes d’identification que l’on peut envisager vont maintenant être décrites de façon critique.  Les méthodes d’identification La méthode d’analyse retenue doit en principe permettre l’identification des molécules alors que l’arbre est encore sur pied mais également d’explorer le matériau dans sa masse. Ceci exclut les spectroscopies optiques (IR, Raman, UV visible, Etc.) qui sont des moyens d’investigation de surface. En plus de cela, il est nécessaire que la méthode choisie permette d’identifier chaque produit introduit dans le bois de manière unique et non ambiguë. Il est évident que si la méthode d’identification utilisée ne le permet pas, le marquage n’est pas utile. Cette contrainte empêche donc l’utilisation de méthodes de diffraction ou de diffusion qui sont peu sensibles à la nature de la molécule (p.ex. les rayons X) Du fait de ces contraintes, il apparait qu’il ne reste que des méthodes spectroscopiques utilisant des ondes radiofréquences, celles-ci pénétrant le matériau bois et peuvent permettre l’identification des molécules introduites dans le bois. Parmi les techniques utilisant des ondes radiofréquences, les résonances magnétiques sont certainement celles qui apportent le plus d’informations moléculaires. Ce sont : – La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), fondée sur l’effet Zeeman (présence d’un champ magnétique statique) et qui vaut par le phénomène de déplacement chimique.