Une étiquette intelligente protège les produits sensibles
Des chercheurs de l'Empa, de l'EPFL et du CSEM ont développé une étiquette verte intelligente qui mesure la température et l'humidité en temps réel et qui peut également détecter si un seuil de température a été dépassé. A l'avenir, cette étiquette pourrait être utilisée pour surveiller des cargaisons sensibles telles que des médicaments ou des denrées alimentaires. Le capteur lui-même est entièrement biodégradable.
De vastes flux de marchandises circulent chaque jour autour du globe. Ils comprennent des envois particulièrement délicats, tels que certains vaccins, médicaments et produits alimentaires. Pour que ces produits arrivent à destination en toute sécurité, ils doivent rester dans une certaine plage de température et d'humidité tout au long de la chaîne d'approvisionnement. Mais comment s'en assurer ? Il est coûteux et non viable d'équiper chaque expédition de capteurs et de puces à base de silicium. De plus, les mesures effectuées aux points nodaux de la chaîne d'approvisionnement ne disent rien de ce qui s'est déjà passé avec les marchandises fragiles en cours de route.
Des chercheurs de l'Empa, de l'EPFL et du CSEM ont relevé ce défi dans le cadre d'un projet de quatre ans appelé Greenspack. Ils ont développé une étiquette intelligente qui mesure la température et l'humidité relative de l'air et qui se souvient du dépassement d'un certain seuil de température. Le petit autocollant est non seulement exempt de silicium, mais aussi entièrement biodégradable. Le projet a été financé par le Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS) et Innosuisse dans le cadre du programme BRIDGE Discovery. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue scientifique Nature Communications.
Des circuits électriques à mémoire
Chaque jour, de vastes flux de marchandises font le tour du monde. Ils comprennent des envois particulièrement délicats, comme certains vaccins, médicaments et produits alimentaires. Image : Adobe Stock
Pour remplir sa fonction, l'étiquette intelligente n'a besoin ni d'une batterie ni d'un émetteur. Elle fonctionne de la même manière qu'une puce RFID. Elle contient des chemins imprimés de matériaux conducteurs qui forment des circuits électriques avec des éléments résistifs et capacitifs. Si ces circuits sont exposés à un champ électromagnétique, provenant par exemple d'un lecteur d'étiquette, une résonance est créée qui peut être décodée par le lecteur d'étiquette. La partie ingénieuse : La conductivité et la capacité des différents circuits changent en fonction de la température ou de l'humidité ambiante, ce qui modifie également leur résonance. Cette modification fournit des informations sur la température et l'humidité actuelles, sans aucune technique de mesure compliquée.
Mais ce n'est pas tout : les chercheurs ont également voulu doter l'étiquette d'une sorte de "mémoire". Si la température de 25° Celsius est dépassée, un minuscule élément de l'un des circuits fond et interrompt irrémédiablement le circuit. La prochaine fois que l'étiquette sera lue, elle indiquera : "Ce chargement a été un jour trop chaud : Cet envoi a été un jour trop chaud. "Dans le cas des vaccins par exemple, cela peut signifier que l'envoi ne peut plus être utilisé ou que la date de péremption n'est plus valable", explique Gustav Nyström, chef du laboratoire Cellulose et matériaux en bois de l'Empa, qui a dirigé le projet de recherche.
Cette technologie permet de réduire la charge de travail de la chaîne d'approvisionnement et de diminuer son empreinte carbone : Les marchandises potentiellement endommagées sont détectées plus tôt et ne doivent plus être expédiées. Si les marchandises sont simplement devenues moins durables en raison de l'exposition à la température, l'envoi peut être redirigé vers un lieu plus proche si nécessaire. "Selon les matériaux que nous utilisons, nous pouvons fixer différents seuils de température", ajoute M. Nyström. Des étiquettes pour les produits congelés, par exemple, seraient envisageables.
Biodégradable et durable
Une fois que l'envoi est arrivé à destination, l'étiquette, entièrement biodégradable, devrait être compostée ou incluse dans le recyclage du carton. Les chercheurs de l'Empa ont développé un matériau spécifique pour le substrat, composé d'un biopolymère et de fibres de cellulose. Les chercheurs de l'Empa et de l'EPFL ont ensuite utilisé une encre personnalisée contenant du zinc, un métal bioabsorbable, pour imprimer les éléments de détection conducteurs. Pendant ce temps, les chercheurs du CSEM ont travaillé sur la conception de l'étiquette et sur la technologie de lecture.
Travailler avec des matériaux biodégradables est toujours un défi : ils ne doivent se décomposer qu'une fois leur travail terminé. En outre, les composants individuels de l'étiquette-capteur ne devaient réagir que de manière très sélective aux conditions environnementales : "Nous ne voulions pas que le capteur de température réagisse à l'humidité et vice versa", explique M. Nyström. Ensemble, les partenaires du projet ont réussi à résoudre ces problèmes. Deux chercheurs de l'EPFL travaillent maintenant à la commercialisation des résultats de Greenspack avec une start-up appelée Circelec. Les chercheurs de l'Empa autour de Gustav Nyström veulent approfondir le domaine de l'électronique verte et explorer le potentiel des étiquettes intelligentes en tant que capteurs pour l'agriculture et la surveillance de l'environnement.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
James Bourely, Nicolas Fumeaux, Xavier Aeby, Jaemin Kim, Gilberto Siqueira, Christian Beyer, David Schmid, Oleksandr Vorobyov, Gustav Nyström, Danick Briand; "Ecoresorbable chipless temperature-responsive tag made from biodegradable materials for sustainable IoT"; Nature Communications, Volume 16, 2025-11-25
Autres actualités du département science
Ces produits pourraient vous intéresser
VEGABAR /VEGAPULS / VEGAPOINT de VEGA Grieshaber
Capteurs de niveau et de pression - Nettoyables en CIP jusqu'à 150 °C
En savoir plus sur les capteurs hygiéniques, fiables et efficaces de VEGA
BUCHI NIRSolutions for the food industry de NIR-Online
Solutions NIR pour l'industrie alimentaire
Contrôle de qualité online et atline en temps réel
Actualités les plus lues
Plus actualités de nos autres portails
Il se trame quelque chose dans le secteur de l'alimentation et des boissons…
Voilà à quoi ressemble le véritable esprit pionnier : De nombreuses start-ups innovantes apportent des idées fraîches, de la passion et un esprit d'entreprise pour changer positivement le monde de demain. Plongez dans l'univers de ces jeunes entreprises et profitez de la possibilité d'entrer en contact avec leurs fondateurs.