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M. Yvon Gervaise
Expert Français auprès de l’OCDE
Directeur SGS Multilab Rouen
Twitter @expertscience
SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE : VOYAGE DE
L’INFINIMENT GRAND À L’INFINIMENT PETIT
20 ANS DE RETOUR D’EXPÉRIENCE ET D’APPLICATIONS
MULTIPLES, QUEL FUTUR?
Spectr’Atom Pau le 24 mai 2016
2
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LE PROGRÈS DE LA SPECTROMÉTRIE
ATOMIQUE – LE COMMENT ?
L’évolution instrumentale, et les techniques de préparation.
L’évolution des performances analytiques
Monoélément -> multiéléments
Développement des méthodes multiparamétriques
Technique de préparation par minéralisation avec
@MineralManager
• Digiprep – fusion alcaline ultrawave ou microonde
Les limites de quantification
• De l’infiniment grand à l’infiniment petit du % au ppm, ppt
• De l’élément à l’isotope
• Des techniques d’absorption aux techniques d’émission
• Méthode destructive ou méthode non destructive
3
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INNOVATION INSTRUMENTALE ET NOUVELLES
TECHNIQUES ANALYTIQUES
VALEUR AJOUTÉE POUR L’EXPERTISE
4
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QUELLES NOUVELLES TECHNIQUES EN
SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE POUR QUELLES
PERFORMANCES ET QUELLE VALEUR AJOUTÉE
5
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LA FLUORESCENCE X
INNOVATION INSTRUMENTALE ET NOUVELLES
TECHNIQUES ANALYTIQUES
VALEUR AJOUTÉE POUR L’EXPERTISE
6
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UNE TECHNIQUE NON DESTRUCTIVE:
LA FLUORESCENCE X
DERNIÈRES INNOVATIONS EN ANALYSES
QUALITATIVES ET QUANTITATIVES MULTIÉLÉMENTS
7
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QUELLE ÉVOLUTION DE LA SPECTROMÉTRIE
ATOMIQUE ? ANALYSES ET EXPERTISES : QUEL
TYPE D’INFORMATIONS OBTENUES POUR LE
COMMETTANT?
Grandeurs mesurées
Caractéristiques du produit
Propriétés du produit
Interactions environnement / santé
Substances indésirables
Comportement
Qualitatives / quantitatives :
Substances actives, fonctionnelles
Comportement dans l’écosystème au cours du cycle de vie
Écotoxicité
Dispersion dans l’air/eau/sol
Interaction: Industrie Environnement Consommation Santé
8
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ENJEUX DE LA CHIMIE ANALYTIQUE ET DE LA
SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE
Comprendre et connaitre la matière
• Ses caractéristiques
• Sa structure
• Sa valeur ajoutée
• Son interactions (Economie, Environnement, santé, cycle de vie)
La matière face à des exigences
• Produits de plus en plus performants
• Marchandises soumises à des exigences des parties prenantes
• Gestion de crises ( de l’esprit, des lois et des climats)
1
2
Industrie Agriculture Environnement Consommation Santé
9
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Sciences et chimie analytique dans le monde de
l'environnement, de l’industrie ,de la consommation et
dans les échanges mondiaux
Contrôles expertises des produits: Panorama des
nouveaux enjeux et des nouvelles pratiques
normalisation, accréditations et instance de régulation,
rôle du laboratoire dans les échanges mondiaux, point de
vue d’un ingénieur chimiste: voyage des connaissances,
voyage de la matière …
CONTEXTE INTERNATIONAL ET RÔLE DU
LABORATOIRE D’EXPERTISE DANS LES
ÉCHANGES MONDIAUX
POINT DE VUE D’UN DIRECTEUR DE LABORATOIRE
REGARD SUR LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE
10
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COMMENT NOUS CONNAISSONS LA MATIÈRE: L’EXPERTISE
ANALYTIQUE?
LA PLACE DE LA SPECTROMÉTRIE
« LA SCIENCE A L’ÂGE DE SES INSTRUMENTS » BACHELARD
Techniques du vivant:
Biochimie
Biologie moléculaire
Processus de
l’analyse de la
matière
Traitement de l’échantillon
Techniques
spectrométriques
- Radioactivité
- Spectrométrie de masse
Techniques séparatives
Chromatographie
Techniques du vivant :
Écotoxicologie
Evolution de
l’expertise
analytique
1
2
3
5
4
11
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CONNAISSANCE DE LA MATIÈRE
CONNAISSANCE, EXIGENCES NATIONALES ET INTERNATIONALES ET
ENJEUX, VALEUR AJOUTÉE DE LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE …
Information et
exigence du
consommateur
Conformité :
. Réglementaire
. REACh
Prise en compte
globale ACV, GES,
GHS
Relation Produit/santé/environnement
Exemple perturbateur endocrinien
Surveillance matière
première, impact
réglementaire REACh
Tendance chimie verte
Actifs végétaux
Tendance
environnementale
écolabel
Valeur
d’usage
Additifs
Innovation
Recherche
Exigence
particulière
nouveau règlement
cosmétique/
pesticides
Sécurité des
ingrédients
Valorisation du produit et
sous-produit - filière
Votre
produit
Votre
matière
première
Cahier des
charges client
Produit
Procédé
12
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LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE DANS LE CHAMP
D’ACCRÉDITATION ET RECONNAISSANCE DU
LABORATOIRE
Compétence du laboratoire dans un port (export/import)
• moyens efficaces : réduire le risque d’importations de produits
défectueux
• Conformité aux normes, règlements suivant des tests
Accréditation et instrument de reconnaissance de la compétence
du laboratoire
• Exactitude, fiabilité
• Confiance des résultats
Accréditation doit être reconnue au niveau international
• COFRAC, organisme qui accrédite suivant ISO 17025.
• reconnaissance à travers des évaluations très rigoureuses de
l’organisme ILAC (International Laboratory ACcreditation)
• MRA (Mutual Recognition Agreement): laboratoire reconnu
globalement pour faciliter l’acceptation les résultats de test qui
accompagnent
13
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CONNAISSANCE ET RECONNAISSANCE DANS
LE DANS LES ÉCHANGES MONDIAUX
- Accréditation ISO 17025 COFRAC, EA, ILAC
- Agréments ministériels ,santé, environnementaux, ASN
FOSFA
(Federation of Oils, Seeds
and Fats Association)
KFDA
(Autorités coréeenes)
COFRAC
(Comité Français
d’ACcréditation)
BPL
(Bonnes Pratiques de
laboratoire)
GAFTA
(Grain and Feed
Trade Association)
14
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ORGANISATION DE LA PERFORMANCE DU LABORATOIRE
AU SERVICE DE PRESTATIONS EN SPECTROMÉTRIE
ATOMIQUE À HAUTE VALEUR AJOUTÉE !
SATISFACTION CLIENT RECHERCHE
PERTINENCE / DÉLAI / PRIX DÉVELOPPEMENT
ANALYTIQUE
Évolution permanente
en adéquation avec la
demande et besoin du
client et commettant
CO-DÉVELOPPEMENT FIABILITÉ (Évaluation de
CLIENT/LABORATOIRE/PRESTATAIRE déterminants qualité
et scientifique)
Indice qualité
Indice
satisfaction
client
Indice
développement
scientifique
Indice économique
1
2
4
3
15
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LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE UNE ÉVOLUTION
CONSTANTE RÉGLEMENTAIRE, NORMATIVE À L’AIDE DU
NUMÉRIQUE
Portée accréditations SGS Multilab Rouen:
http://www.cofrac.fr/annexes/sect1/1-0281.pdf
Twitter https://twitter.com/expertscience
Afnor https://twitter.com/AFNOR
ISO https://twitter.com/isostandards
Radioactivité IRSN https://twitter.com/radioprotection
ASN https://twitter.com/ASN
Autorités Françaises européennes ex sécurité alimentaire
ANSES ; EFSA ..
https://twitter.com/Anses_fr
16
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QUANTIFICATION DE LA MATIÈRE DU Kg AU Pg
Puissance
(g)
Préfixe Symbole
103 Kilo kg
102 Hecto hg
101 Déca dag
Gramme g
10-1 Déci dg
10-2 Centi cg
10-3 Milli mg
10-6 Micro µg
10-9 Nano ng
10-12 Pico pg
17
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
QUANTIFICATION DE LA MATIÈRE :
DU KILOGRAMME AU GRAMME
18
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QUANTIFICATION DE LA MATIÈRE :
DU DÉCIGRAMME AU MILLIGRAMME
19
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DE L’INFINIMENT GRAND À L’INFINIMENT PETIT
20
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
PRÉVOIR L’AVENIR AU LABORATOIRE :
DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATION
LA NAISSANCE DE @MINERAL MANAGER
21
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PRÉVOIR L’AVENIR AU LABORATOIRE :
DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATION
LA NAISSANCE DE @RADIOMANAGER
22
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QU’EST-CE QUI PRÉSIDE EN TERME D’EXIGENCE
POUR LES APPLICATIONS DE LA SPECTROMÉTRIE
ATOMIQUE DANS LE DOMAINE AGRO-ALIMENTAIRE
Exigence COFRAC normative – GTA
Exigence réglementaire
Quelles ont été les évolutions, nouvelles tendances et les
réalisations?
Les limites de quantification
• Performance méthode
• Exigence réglementaire
Les méthodes multiparamétriques
Les modes de minéralisation
Isotopie
23
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ÉVOLUTION DE L'ANALYSE : ÉQUIPEMENTS DE POINTE
Éléments LoQ mg/kg
Ca 10
Cu 2
Fe 2
K 10
Mg 5
Mn 2
Na 10
Zn 2
1997
2009
Éléments LoQ mg/kg
Ca 5
Cu 1
Fe 1
K 5
Mg 1
Mn 1
Na 5
Zn 1
P 1
Al 0,5
Cr 0,05
Co 0,1
Mo 0,1
Ni 0,05
Sn 2
2015
Éléments LoQ mg/kg
As 0,025
Cd 0,005
Se 0,025
Pb 0,008
Mn 0,05
Zn 0,5
Cu 0,1
Al 0,5
Cr 0,05
Co 0,01
Mo 0,05
Ni 0,1
Sn 0,05
AA
ICP-AES ICP-MS
24
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SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE CHAMPS
D’APPLICATIONS ET D’ACCRÉDITATIONS
MULTISECTORIELLES
25
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SPECTROMÉTRIE ET APPLICATION À L’AGRO-
ALIMENTAIRE ACCRÉDITATION PORTÉE GÉNÉRALE
MINÉRAUX OLIGO-ÉLÉMENTS
26
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SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ET AGRO-ALIMENTAIRE
PORTÉE DÉTAILLÉE
27
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SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ET AGRO-
ALIMENTAIRE PORTÉE DÉTAILLÉE
28
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SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ET AGRO-ALIMENTAIRE
PORTÉE D’ACCRÉDITATION
MINÉRAUX ET MÉTAUX LOURDS
29
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SPECTROMÉTRIE ET AGRO-ALIMENTAIRE ICP/MS
30
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LE DOSAGE MERCURE SPECTROMÉTRIE
ATOMIQUE
31
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SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ET ENVIRONNEMENT
32
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ET ENVIRONNEMENT
33
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HG : DMA 80
TECHNIQUE RAPIDE MAIS PERFORMANTE
Absorption Atomique Amalgame d’Or (selon EPA 7473)
Pas de minéralisation
Étalonnage interne à l’équipement vérifié par autocontrôles
Résultats fournis directement en mg/kg
Temps d’analyse :
5 minutes
34
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
HG: DMA80
ANALYSEUR DE MERCURE PAR ABSORPTION
ATOMIQUE SUR AMALGAME D’OR
Référence : EPA 7473 « Mercury in solids and solutions by thermal
decomposition , amalgamation and atomic atomic absorption
spectrometry »
35
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
• Analyse de 20 métaux en
3 minutes
• Nombre de raies analysées sans influence sur
le temps d’analyse
• Lecture de 769 nm à inférieure à 180 nm :
exemple : analyse de l’aluminium à 167 nm,
raie la moins interférée
ICP-OES simultané :
Inductively Coupled Plasma
Optical Emission Spectroscopy
36
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ICP-OES:
INDUCTIVELY COUPLED PLASMA
OPTICAL EMISSION SPECTROSCOPY
Torche : atomisation
de l’échantillon
Polychromateur
Alimentation de la torche après
nébulisation de l’échantillon par l’argon
Capteur
C.C.D.
37
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MINÉRALISATION:
DEUX OPTIONS ACCRÉDITÉES PAR LE COFRAC
Choix: en fonction du trio métal / matrice / seuil
Minéralisation par voie humide selon la norme NF ISO11466 (X31-415):
Méthode de minéralisation validée par notre laboratoire:
l’eau régale par utilisation d’un bloc chauffant – digiprep
Minéralisation par voie sèche selon la norme NF ISO 14689-2 (X31-428-2) :
Méthode de minéralisation pour les Métaux réfractaires (Al2O3 SiO2….):
la fusion alcaline.
L’utilisation de fondants méta et tétraborate de lithium permet l’abaissement du
point de fusion ( ex: le Fer 1500°C), lors du chauffage dans un four sous
atmosphère d’argon à 1000°C. Cela nous permet donc l’extraction des différents
métaux réfractaires pour les mettre en solution.
38
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
ACCRÉDITATION PORTÉE FLEXIBLE (CONCEPTION
ET VALIDATION)
L’ensemble des méthodes de dosages des métaux par ICP-
OES, SAAFG et DMA ont été validées de manière à ce que
nous garantissons l’ensemble de nos résultats avec des
incertitudes optimisées et validées selon l’ISO17025.
Par cette accréditation portée flexible, le COFRAC nous a
reconnu sur nos compétences et rigueur à développer des
méthodes et conduire leur validation.
Nous sommes également accrédités en portée fixe sur la
matrice déchet.
39
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
PRÉPARATION DE LA MATRICE
ACCRÉDITATION PORTÉE FLEXIBLE DE TYPE 2
Matrice
Type
de
préparation
Méthode
et/ou
principe de méthode
Sols
Boues et
sédiments
Prétraitement
Pré-séchage, Tamisage, Broyage
( méthode interne PS0029 selon NF
ISO 11464 (X31-412))
Mise
en
solution
Minéralisation:
• Eau régale dans un bloc chauffant
Digiprep selon NF ISO11466, NF
ISO13346
• Fusion alcaline selon NF ISO14869-
2
Décomposition
Décomposition thermique, amalgame
d’or
selon EPA 7473
40
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ANALYSE DES MÉTAUX
ACCRÉDITATION FLEXIBLE DE TYPE 2
Matrice Propriété mesurée Principe de la
méthode
Référence méthode
Sols, Boues et
Sédiments
Mercure Décomposition
thermique,
amalgame d’or
Méthode interne
selon EPA 7473
Arsenic Minéralisation
Eau régale et
dosage par SAAVF
Méthode interne
selon NF
ISO11466(X31415)
et NFISO
15586(T90-119)
Aluminium fusion alcaline et
dosage par ICP/AES
Méthode interne
selon NFISO 14689-
2 et NFEN ISO11885
Cadmium, chrome,
cuivre, nickel,
phosphore, plomb
et zinc
Minéralisation eau
régale et dosage par
ICP-OES
Méthode interne
selon NF
ISO11466(X31415)
et NFISO 11885
41
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE / BOUILLIE
BORDELAISE / ÉTUDE BPL / ÉVOLUTION
BPL ?
Étude BPL sur bouillie bordelaise par
spectrométrie atomique
2003 : État de l’art : AAFG Zeeman AS, AAFG
Cd, Pb (deux techniques)
2016 : État de l’art ICP/MS (1 seule technique)
Titration en conformité avec les exigences
SANCO
42
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
ETUDE SELON LES BONNES
PRATIQUES DE LABORATOIRE (BPL)
Reconnaissance du GIPC
(Groupement Interministériel
des Produits Chimiques)
suite à un audit COFRAC
Suivi des lignes directrices
de l’OCDE(Organisation de
Coopération et de
développement Economique)
Décret 2006-1523
Spectrométrie Atomique :
caractérisation du produit
chimique
Dosage dans de la Bouillie
Bordelaise.
43
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
ETUDE SELON LES BONNES
PRATIQUES DE LABORATOIRE (BPL)
Les B.P.L. s’appliquent aux essais de sécurité pratiqués sur
des éléments d’essais contenus dans des produits
chimiques (produits chimiques de synthèse, origine
naturelle ou biologique et organismes vivants).
Les essais visent à fournir des données sur leurs propriétés
et/ou leur innocuité du point de vue de la santé humaine
et/ou de l’environnement.
Les B.P.L. se rapportent au mode d’organisation des études
et aux conditions dans lesquelles les études en laboratoire
sont planifiées, réalisées, contrôlées, enregistrées et
diffusées.
Les B.P.L. nécessitent un système d’assurance qualité et un
contrôle de ce système (même système documentaire/
accréditation)
44
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
M. Yvon Gervaise
Directeur SGS Multilab Rouen
Melle. Karine Barty
Responsable Pôle technique spectroscopie atomique, SGS Multilab
Rouen
ENJEUX ET AVENIR DE L’ANALYSE EN SPECTROMÉTRIE
ATOMIQUE
Analyses officielles réglementaires en spectrométrie
d’émission atomique.
Performances analytiques pour les analyses de routine
suivant l’ISO 17025 (COFRAC).
Validation de méthode dans le processus des études
reconnues BPL
45
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE
Demande croissante en résultats d’analyses:
Domaine environnemental (polluants dans les eaux, sols, ....)
Domaine agro-alimentaire (sécurité alimentaire ...)
Domaine produits de consommation
Domaine industriel (caractérisation de produits )
nécessite de pouvoir garantir la traçabilité et la fiabilité des
résultats fournis
46
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE LA CONVERGENCE VERS
LA TECHNIQUE ICP/MS ET LES NOUVEAUX SYSTÈMES
DE TRAITEMENT D’ÉCHANTILLON
@MINERALMANAGER
ICP-MS: ANALYSE DE TRACES ET ULTRA-
TRACES
• Performance en limite de détection :
Possibilité de descendre jusqu’au ng/L
* Performance en temps d’analyses:
Quasi simultané un grand nombre d’éléments en 2 à 5
minutes
47
© SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit
ICP-MS: ANALYSE DE TRACES ET ULTRA- TRACES
Bloc torche à plasma
Précision de l’analyse:
Principe simplifié
48
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Yvon GERVAISE
yvon.gervaise@sgs.com
@expertscience : http://twitter.com/expertscience
www.sgsgroup.fr
Directeur, SGS Multilab Rouen
65 rue Ettore Bugatti - BP 90014 - 76801 Saint Etienne du Rouvray
t 02 35 07 91 80 f 02 35 07 91 25
« Demain est moins à découvrir qu’à inventer »
Merci de votre attention
Gaston Berger, philosophe

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Spectrométrie atomique : Etat de l'art et perspective, Conférence Spectr'Atom 2016

  • 1. M. Yvon Gervaise Expert Français auprès de l’OCDE Directeur SGS Multilab Rouen Twitter @expertscience SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE : VOYAGE DE L’INFINIMENT GRAND À L’INFINIMENT PETIT 20 ANS DE RETOUR D’EXPÉRIENCE ET D’APPLICATIONS MULTIPLES, QUEL FUTUR? Spectr’Atom Pau le 24 mai 2016
  • 2. 2 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit LE PROGRÈS DE LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE – LE COMMENT ? L’évolution instrumentale, et les techniques de préparation. L’évolution des performances analytiques Monoélément -> multiéléments Développement des méthodes multiparamétriques Technique de préparation par minéralisation avec @MineralManager • Digiprep – fusion alcaline ultrawave ou microonde Les limites de quantification • De l’infiniment grand à l’infiniment petit du % au ppm, ppt • De l’élément à l’isotope • Des techniques d’absorption aux techniques d’émission • Méthode destructive ou méthode non destructive
  • 3. 3 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit INNOVATION INSTRUMENTALE ET NOUVELLES TECHNIQUES ANALYTIQUES VALEUR AJOUTÉE POUR L’EXPERTISE
  • 4. 4 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit QUELLES NOUVELLES TECHNIQUES EN SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE POUR QUELLES PERFORMANCES ET QUELLE VALEUR AJOUTÉE
  • 5. 5 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit LA FLUORESCENCE X INNOVATION INSTRUMENTALE ET NOUVELLES TECHNIQUES ANALYTIQUES VALEUR AJOUTÉE POUR L’EXPERTISE
  • 6. 6 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit UNE TECHNIQUE NON DESTRUCTIVE: LA FLUORESCENCE X DERNIÈRES INNOVATIONS EN ANALYSES QUALITATIVES ET QUANTITATIVES MULTIÉLÉMENTS
  • 7. 7 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit QUELLE ÉVOLUTION DE LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ? ANALYSES ET EXPERTISES : QUEL TYPE D’INFORMATIONS OBTENUES POUR LE COMMETTANT? Grandeurs mesurées Caractéristiques du produit Propriétés du produit Interactions environnement / santé Substances indésirables Comportement Qualitatives / quantitatives : Substances actives, fonctionnelles Comportement dans l’écosystème au cours du cycle de vie Écotoxicité Dispersion dans l’air/eau/sol Interaction: Industrie Environnement Consommation Santé
  • 8. 8 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit ENJEUX DE LA CHIMIE ANALYTIQUE ET DE LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE Comprendre et connaitre la matière • Ses caractéristiques • Sa structure • Sa valeur ajoutée • Son interactions (Economie, Environnement, santé, cycle de vie) La matière face à des exigences • Produits de plus en plus performants • Marchandises soumises à des exigences des parties prenantes • Gestion de crises ( de l’esprit, des lois et des climats) 1 2 Industrie Agriculture Environnement Consommation Santé
  • 9. 9 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit Sciences et chimie analytique dans le monde de l'environnement, de l’industrie ,de la consommation et dans les échanges mondiaux Contrôles expertises des produits: Panorama des nouveaux enjeux et des nouvelles pratiques normalisation, accréditations et instance de régulation, rôle du laboratoire dans les échanges mondiaux, point de vue d’un ingénieur chimiste: voyage des connaissances, voyage de la matière … CONTEXTE INTERNATIONAL ET RÔLE DU LABORATOIRE D’EXPERTISE DANS LES ÉCHANGES MONDIAUX POINT DE VUE D’UN DIRECTEUR DE LABORATOIRE REGARD SUR LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE
  • 10. 10 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit COMMENT NOUS CONNAISSONS LA MATIÈRE: L’EXPERTISE ANALYTIQUE? LA PLACE DE LA SPECTROMÉTRIE « LA SCIENCE A L’ÂGE DE SES INSTRUMENTS » BACHELARD Techniques du vivant: Biochimie Biologie moléculaire Processus de l’analyse de la matière Traitement de l’échantillon Techniques spectrométriques - Radioactivité - Spectrométrie de masse Techniques séparatives Chromatographie Techniques du vivant : Écotoxicologie Evolution de l’expertise analytique 1 2 3 5 4
  • 11. 11 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit CONNAISSANCE DE LA MATIÈRE CONNAISSANCE, EXIGENCES NATIONALES ET INTERNATIONALES ET ENJEUX, VALEUR AJOUTÉE DE LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE … Information et exigence du consommateur Conformité : . Réglementaire . REACh Prise en compte globale ACV, GES, GHS Relation Produit/santé/environnement Exemple perturbateur endocrinien Surveillance matière première, impact réglementaire REACh Tendance chimie verte Actifs végétaux Tendance environnementale écolabel Valeur d’usage Additifs Innovation Recherche Exigence particulière nouveau règlement cosmétique/ pesticides Sécurité des ingrédients Valorisation du produit et sous-produit - filière Votre produit Votre matière première Cahier des charges client Produit Procédé
  • 12. 12 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE DANS LE CHAMP D’ACCRÉDITATION ET RECONNAISSANCE DU LABORATOIRE Compétence du laboratoire dans un port (export/import) • moyens efficaces : réduire le risque d’importations de produits défectueux • Conformité aux normes, règlements suivant des tests Accréditation et instrument de reconnaissance de la compétence du laboratoire • Exactitude, fiabilité • Confiance des résultats Accréditation doit être reconnue au niveau international • COFRAC, organisme qui accrédite suivant ISO 17025. • reconnaissance à travers des évaluations très rigoureuses de l’organisme ILAC (International Laboratory ACcreditation) • MRA (Mutual Recognition Agreement): laboratoire reconnu globalement pour faciliter l’acceptation les résultats de test qui accompagnent
  • 13. 13 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit CONNAISSANCE ET RECONNAISSANCE DANS LE DANS LES ÉCHANGES MONDIAUX - Accréditation ISO 17025 COFRAC, EA, ILAC - Agréments ministériels ,santé, environnementaux, ASN FOSFA (Federation of Oils, Seeds and Fats Association) KFDA (Autorités coréeenes) COFRAC (Comité Français d’ACcréditation) BPL (Bonnes Pratiques de laboratoire) GAFTA (Grain and Feed Trade Association)
  • 14. 14 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit ORGANISATION DE LA PERFORMANCE DU LABORATOIRE AU SERVICE DE PRESTATIONS EN SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE À HAUTE VALEUR AJOUTÉE ! SATISFACTION CLIENT RECHERCHE PERTINENCE / DÉLAI / PRIX DÉVELOPPEMENT ANALYTIQUE Évolution permanente en adéquation avec la demande et besoin du client et commettant CO-DÉVELOPPEMENT FIABILITÉ (Évaluation de CLIENT/LABORATOIRE/PRESTATAIRE déterminants qualité et scientifique) Indice qualité Indice satisfaction client Indice développement scientifique Indice économique 1 2 4 3
  • 15. 15 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE UNE ÉVOLUTION CONSTANTE RÉGLEMENTAIRE, NORMATIVE À L’AIDE DU NUMÉRIQUE Portée accréditations SGS Multilab Rouen: http://www.cofrac.fr/annexes/sect1/1-0281.pdf Twitter https://twitter.com/expertscience Afnor https://twitter.com/AFNOR ISO https://twitter.com/isostandards Radioactivité IRSN https://twitter.com/radioprotection ASN https://twitter.com/ASN Autorités Françaises européennes ex sécurité alimentaire ANSES ; EFSA .. https://twitter.com/Anses_fr
  • 16. 16 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit QUANTIFICATION DE LA MATIÈRE DU Kg AU Pg Puissance (g) Préfixe Symbole 103 Kilo kg 102 Hecto hg 101 Déca dag Gramme g 10-1 Déci dg 10-2 Centi cg 10-3 Milli mg 10-6 Micro µg 10-9 Nano ng 10-12 Pico pg
  • 17. 17 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit QUANTIFICATION DE LA MATIÈRE : DU KILOGRAMME AU GRAMME
  • 18. 18 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit QUANTIFICATION DE LA MATIÈRE : DU DÉCIGRAMME AU MILLIGRAMME
  • 19. 19 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit DE L’INFINIMENT GRAND À L’INFINIMENT PETIT
  • 20. 20 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit PRÉVOIR L’AVENIR AU LABORATOIRE : DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATION LA NAISSANCE DE @MINERAL MANAGER
  • 21. 21 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit PRÉVOIR L’AVENIR AU LABORATOIRE : DÉFI TECHNOLOGIQUE, INNOVATION LA NAISSANCE DE @RADIOMANAGER
  • 22. 22 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit QU’EST-CE QUI PRÉSIDE EN TERME D’EXIGENCE POUR LES APPLICATIONS DE LA SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE DANS LE DOMAINE AGRO-ALIMENTAIRE Exigence COFRAC normative – GTA Exigence réglementaire Quelles ont été les évolutions, nouvelles tendances et les réalisations? Les limites de quantification • Performance méthode • Exigence réglementaire Les méthodes multiparamétriques Les modes de minéralisation Isotopie
  • 23. 23 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit ÉVOLUTION DE L'ANALYSE : ÉQUIPEMENTS DE POINTE Éléments LoQ mg/kg Ca 10 Cu 2 Fe 2 K 10 Mg 5 Mn 2 Na 10 Zn 2 1997 2009 Éléments LoQ mg/kg Ca 5 Cu 1 Fe 1 K 5 Mg 1 Mn 1 Na 5 Zn 1 P 1 Al 0,5 Cr 0,05 Co 0,1 Mo 0,1 Ni 0,05 Sn 2 2015 Éléments LoQ mg/kg As 0,025 Cd 0,005 Se 0,025 Pb 0,008 Mn 0,05 Zn 0,5 Cu 0,1 Al 0,5 Cr 0,05 Co 0,01 Mo 0,05 Ni 0,1 Sn 0,05 AA ICP-AES ICP-MS
  • 24. 24 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE CHAMPS D’APPLICATIONS ET D’ACCRÉDITATIONS MULTISECTORIELLES
  • 25. 25 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ET APPLICATION À L’AGRO- ALIMENTAIRE ACCRÉDITATION PORTÉE GÉNÉRALE MINÉRAUX OLIGO-ÉLÉMENTS
  • 26. 26 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ET AGRO-ALIMENTAIRE PORTÉE DÉTAILLÉE
  • 27. 27 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ET AGRO- ALIMENTAIRE PORTÉE DÉTAILLÉE
  • 28. 28 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ET AGRO-ALIMENTAIRE PORTÉE D’ACCRÉDITATION MINÉRAUX ET MÉTAUX LOURDS
  • 29. 29 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ET AGRO-ALIMENTAIRE ICP/MS
  • 30. 30 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit LE DOSAGE MERCURE SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE
  • 31. 31 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ET ENVIRONNEMENT
  • 32. 32 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE ET ENVIRONNEMENT
  • 33. 33 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit HG : DMA 80 TECHNIQUE RAPIDE MAIS PERFORMANTE Absorption Atomique Amalgame d’Or (selon EPA 7473) Pas de minéralisation Étalonnage interne à l’équipement vérifié par autocontrôles Résultats fournis directement en mg/kg Temps d’analyse : 5 minutes
  • 34. 34 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit HG: DMA80 ANALYSEUR DE MERCURE PAR ABSORPTION ATOMIQUE SUR AMALGAME D’OR Référence : EPA 7473 « Mercury in solids and solutions by thermal decomposition , amalgamation and atomic atomic absorption spectrometry »
  • 35. 35 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit • Analyse de 20 métaux en 3 minutes • Nombre de raies analysées sans influence sur le temps d’analyse • Lecture de 769 nm à inférieure à 180 nm : exemple : analyse de l’aluminium à 167 nm, raie la moins interférée ICP-OES simultané : Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy
  • 36. 36 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit ICP-OES: INDUCTIVELY COUPLED PLASMA OPTICAL EMISSION SPECTROSCOPY Torche : atomisation de l’échantillon Polychromateur Alimentation de la torche après nébulisation de l’échantillon par l’argon Capteur C.C.D.
  • 37. 37 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit MINÉRALISATION: DEUX OPTIONS ACCRÉDITÉES PAR LE COFRAC Choix: en fonction du trio métal / matrice / seuil Minéralisation par voie humide selon la norme NF ISO11466 (X31-415): Méthode de minéralisation validée par notre laboratoire: l’eau régale par utilisation d’un bloc chauffant – digiprep Minéralisation par voie sèche selon la norme NF ISO 14689-2 (X31-428-2) : Méthode de minéralisation pour les Métaux réfractaires (Al2O3 SiO2….): la fusion alcaline. L’utilisation de fondants méta et tétraborate de lithium permet l’abaissement du point de fusion ( ex: le Fer 1500°C), lors du chauffage dans un four sous atmosphère d’argon à 1000°C. Cela nous permet donc l’extraction des différents métaux réfractaires pour les mettre en solution.
  • 38. 38 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit ACCRÉDITATION PORTÉE FLEXIBLE (CONCEPTION ET VALIDATION) L’ensemble des méthodes de dosages des métaux par ICP- OES, SAAFG et DMA ont été validées de manière à ce que nous garantissons l’ensemble de nos résultats avec des incertitudes optimisées et validées selon l’ISO17025. Par cette accréditation portée flexible, le COFRAC nous a reconnu sur nos compétences et rigueur à développer des méthodes et conduire leur validation. Nous sommes également accrédités en portée fixe sur la matrice déchet.
  • 39. 39 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit PRÉPARATION DE LA MATRICE ACCRÉDITATION PORTÉE FLEXIBLE DE TYPE 2 Matrice Type de préparation Méthode et/ou principe de méthode Sols Boues et sédiments Prétraitement Pré-séchage, Tamisage, Broyage ( méthode interne PS0029 selon NF ISO 11464 (X31-412)) Mise en solution Minéralisation: • Eau régale dans un bloc chauffant Digiprep selon NF ISO11466, NF ISO13346 • Fusion alcaline selon NF ISO14869- 2 Décomposition Décomposition thermique, amalgame d’or selon EPA 7473
  • 40. 40 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit ANALYSE DES MÉTAUX ACCRÉDITATION FLEXIBLE DE TYPE 2 Matrice Propriété mesurée Principe de la méthode Référence méthode Sols, Boues et Sédiments Mercure Décomposition thermique, amalgame d’or Méthode interne selon EPA 7473 Arsenic Minéralisation Eau régale et dosage par SAAVF Méthode interne selon NF ISO11466(X31415) et NFISO 15586(T90-119) Aluminium fusion alcaline et dosage par ICP/AES Méthode interne selon NFISO 14689- 2 et NFEN ISO11885 Cadmium, chrome, cuivre, nickel, phosphore, plomb et zinc Minéralisation eau régale et dosage par ICP-OES Méthode interne selon NF ISO11466(X31415) et NFISO 11885
  • 41. 41 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE / BOUILLIE BORDELAISE / ÉTUDE BPL / ÉVOLUTION BPL ? Étude BPL sur bouillie bordelaise par spectrométrie atomique 2003 : État de l’art : AAFG Zeeman AS, AAFG Cd, Pb (deux techniques) 2016 : État de l’art ICP/MS (1 seule technique) Titration en conformité avec les exigences SANCO
  • 42. 42 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit ETUDE SELON LES BONNES PRATIQUES DE LABORATOIRE (BPL) Reconnaissance du GIPC (Groupement Interministériel des Produits Chimiques) suite à un audit COFRAC Suivi des lignes directrices de l’OCDE(Organisation de Coopération et de développement Economique) Décret 2006-1523 Spectrométrie Atomique : caractérisation du produit chimique Dosage dans de la Bouillie Bordelaise.
  • 43. 43 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit ETUDE SELON LES BONNES PRATIQUES DE LABORATOIRE (BPL) Les B.P.L. s’appliquent aux essais de sécurité pratiqués sur des éléments d’essais contenus dans des produits chimiques (produits chimiques de synthèse, origine naturelle ou biologique et organismes vivants). Les essais visent à fournir des données sur leurs propriétés et/ou leur innocuité du point de vue de la santé humaine et/ou de l’environnement. Les B.P.L. se rapportent au mode d’organisation des études et aux conditions dans lesquelles les études en laboratoire sont planifiées, réalisées, contrôlées, enregistrées et diffusées. Les B.P.L. nécessitent un système d’assurance qualité et un contrôle de ce système (même système documentaire/ accréditation)
  • 44. 44 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit M. Yvon Gervaise Directeur SGS Multilab Rouen Melle. Karine Barty Responsable Pôle technique spectroscopie atomique, SGS Multilab Rouen ENJEUX ET AVENIR DE L’ANALYSE EN SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE Analyses officielles réglementaires en spectrométrie d’émission atomique. Performances analytiques pour les analyses de routine suivant l’ISO 17025 (COFRAC). Validation de méthode dans le processus des études reconnues BPL
  • 45. 45 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE Demande croissante en résultats d’analyses: Domaine environnemental (polluants dans les eaux, sols, ....) Domaine agro-alimentaire (sécurité alimentaire ...) Domaine produits de consommation Domaine industriel (caractérisation de produits ) nécessite de pouvoir garantir la traçabilité et la fiabilité des résultats fournis
  • 46. 46 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit SPECTROMÉTRIE ATOMIQUE LA CONVERGENCE VERS LA TECHNIQUE ICP/MS ET LES NOUVEAUX SYSTÈMES DE TRAITEMENT D’ÉCHANTILLON @MINERALMANAGER ICP-MS: ANALYSE DE TRACES ET ULTRA- TRACES • Performance en limite de détection : Possibilité de descendre jusqu’au ng/L * Performance en temps d’analyses: Quasi simultané un grand nombre d’éléments en 2 à 5 minutes
  • 47. 47 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit ICP-MS: ANALYSE DE TRACES ET ULTRA- TRACES Bloc torche à plasma Précision de l’analyse: Principe simplifié
  • 48. 48 © SGS Multilab Rouen, Yvon GERVAISE – Spectr’atom 2016 – de l’infiniment grand à l’infiniment petit Yvon GERVAISE yvon.gervaise@sgs.com @expertscience : http://twitter.com/expertscience www.sgsgroup.fr Directeur, SGS Multilab Rouen 65 rue Ettore Bugatti - BP 90014 - 76801 Saint Etienne du Rouvray t 02 35 07 91 80 f 02 35 07 91 25 « Demain est moins à découvrir qu’à inventer » Merci de votre attention Gaston Berger, philosophe