Grapheal détecte les polluants dans l’eau grâce au graphène

Fruit de 20 ans de travaux académiques sur le graphène à Grenoble, la startup Grapheal vient de décrocher en juin dernier 2,5 millions d’euros de subvention du Conseil européen de l’innovation. La jeune pousse, créée en 2019, a développé un capteur capable de détecter en quelques minutes les polluants persistants fluoro-alkylés dans l’eau. Ces composés, appelés  PFAS, sont bioaccumulables chez l’homme et sont suspectés d’être perturbateurs endocriniens voir cancérogènes, « sont présents à l’état de traces infimes dans l’eau, de l’ordre d’une goutte pour 6 piscines olympiques, et sont donc très compliqué à mesurer », souligne Vincent Bouchiat, directeur de recherche au CNRS et fondateur de Grapheal.

Objectif de Grapheal et de son capteur baptisé « Pfast » ? Proposer des capteurs imprimés faciles d’emploi permettant de déceler la pollution sur le terrain, et, entre autres de réaliser une cartographie fine, simple et économiquement frugale des zones contaminées par les PFAS. Une sorte de test rapide de dépistage, qui exploite le potentiel du graphène, cette couche de carbone épaisse d’un seul atome, ultrafine donc, flexible et conductrice d’électricité.

Matériau semi-conducteur et biocompatible

« Pendant longtemps, le graphène a été l’un des matériaux les plus chers du monde, très compliqué à obtenir », se souvient Vincent Bouchiat. Isolé à l’Université de Manchester en 2004, le graphène n’a pu être produit à grande échelle qu’en 2008, une découverte qui vaudra d’ailleurs le prix Nobel de physique deux ans plus tard.

À la même époque, à l’institut Néel à Grenoble, l’équipe de Vincent Bouchiat réussit à produire du graphène en vaporisant du méthane sur une couche de cuivre, « craquant un atome de carbone et créant une fine couche de graphène », explique le physicien. Puis, le matériau est transféré du cuivre vers un polymère transparent et biocompatible, « c’est la clé de voute des brevets que nous avons déposés avec le CNRS en 2023 », précise le chercheur.

L’équipe a alors à sa disposition un matériau semi-conducteur biocompatible et flexible, « nous pensons tout de suite à une application biomédicale », rembobine Vincent Bouchiat. Le tout moins polluant et moins cher que les capteurs à base de silicium, déjà existants dans le domaine. En 2019, Grapheal est née.

Analyse rapide de terrain

Après plusieurs essais de développement d’un test Covid et d’un pansement connecté, l’équipe de Grapheal se tourne finalement, vers une application environnementale, « car il y a moins de contraintes réglementaires et cliniques », précise le fondateur de la start-up.

Il y a 3 ans, le produit « PFAST » est mis au point. Ce capteur, un boitier de 10cm de largueur, analyse la composition de l’eau et renvoie les résultats à un ordinateur connecté. Des informations autant quantitatives que qualitatives sur les molécules polluantes détectées. Une analyse de terrain, « très adaptée pour une mesure rapide par rapport aux analyses par spectrométrie de masse dont l’instrumentation coûte des centaines de milliers d’euros », avance Vincent Bouchiat, qui espère faciliter les cartographies des PFAS en Europe, notamment car « la pollution diffère parfois à l’échelle du kilomètre ou du mètre, PFAST aide à faire un test rapide ».

Simple et peu couteux, PFAST utilise, pour intégrer, ses capteurs l’électronique imprimée. Sur le capteur, les molécules déposées sur le graphène vont réagir de manière spécifique avec un polluant, « et c’est cette fixation que nous allons mesurer », précise-t-il.

Si le capteur est aujourd’hui connecté à un ordinateur, Grapheal imagine, à long terme, « développer ce détecteur de Pfas sur smartphone grâce à des bandelettes numériques sans pile couplées par NFC telle une carte de crédit », indique Vincent Bouchiat.

Avec près de 4000 molécules identifiées, les PFAS – ou substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées – se sont répandues à partir des années 1950 dans les poêles en téflon, les matériaux adhésifs, antitaches ou imperméables. « Tous ces composés se sont ensuite retrouvés dans l’environnement et ne se sont pas dégradés, car ils sont très stables. Ils pourraient avoir une durée de vie très longue, dépassant la centaine d’années », rappelle Vincent Bouchiat. Or, s’ils s’accumulent dans l’environnement, ils sont aussi stockés dans notre tissu graisseux, avec des conséquences pour la santé humaine. « Les doser pour mieux les combattre et les éliminer devient donc important et urgent », insiste-t-il.

Des applications biomédicales

Analyse de l’eau, du sang, de la salive ou de la sueur… Grapheal se prépare à élargir sa technologie au domaine biomédical. « Il suffit juste de changer l’habillage du graphène. Le graphène est un semi-conducteur « agnostique », il mesure tout ce qui passe. Si on veut le rendre sensible à un anticorps par exemple, il suffit d’y apposer un antigène, à l’instar des bandelettes de test covid par exemple », illustre Vincent Bouchiat.

Avec l’obtention en juin 2026 de la subvention de du programme EIC Accelerator du Conseil européen de l’innovation, « cela nous aidera à passer à l’échelle industrielle », espère Vincent Bouchiat, qui souhaite réaliser davantage de levées de fond, avec le soutien de la Banque Européenne d’Investissement pour lancer la chaine de production. « Pour l’instant nous avons des sites pilotes et une trentaine de clients, et l’industrialisation est prête ».