L’origine des échantillons désormais traçable avec plus de précision

Un nombre croissant de laboratoires découvrent les avantages de l’analyse isotopique

De plus en plus de laboratoires utilisent des isotopes pour réaliser des mesures analytiques. Ce n’est pas étonnant, étant donné que l’analyse des isotopes permet généralement d’obtenir des clés de compréhension uniques. Mais il y a aussi des inconvénients…

Petit rappel : les isotopes sont des atomes du même élément chimique, avec le même nombre de protons, mais dont le nombre de neutrons dans le noyau de l’atome diffère. Deux atomes ayant le même nombre de protons – mais avec un nombre différent de neutrons – sont appelés deux isotopes du même élément (par exemple C13 et C12). Le nombre de neutrons détermine entre autres la stabilité du noyau et, avec le nombre de protons, la masse atomique. La plupart des éléments ont plusieurs isotopes stables (2 à 10). Certains isotopes sont instables (radioactifs) et certains sont stables. Dans la nature, les isotopes d’un élément sont toujours présents dans un rapport fixe.

Les rapports entre les isotopes dans le même élément peuvent varier quand les éléments ont, par exemple, une autre origine géographique ou synthétique. Mais des facteurs externes – comme le climat ou les conditions géographiques – peuvent également engendrer des différences. Autrement dit : en mesurant le rapport isotopique de deux isotopes stables du même élément et en les comparant avec d’autres mesures, il est possible de tirer des conclusions sur l’origine des échantillons mesurés.

Empreinte digitale

« Les rapports entre les isotopes stables dans le même élément (aussi appelés ratios) forment une sorte d’empreinte digitale », précise Jack de Jong, Product Manager chez Air Liquide. « L’origine des produits alimentaires et des médicaments peut ainsi être tracée, mais la technologie est également utile pour les mesures atmosphériques des gaz à effet de serre ou pour les mesures géochimiques en vue d’optimiser les forages pétroliers et gazeux. »

« Afin de pouvoir effectuer des mesures isotopiques stables de manière précise et cohérente, il est absolument nécessaire que l’instrument de mesure utilisé soit calibré à l’aide d’une référence fiable. Nous pouvons fournir cette référence avec une empreinte digitale isotopique spécifique stable et traçable, et cela tant dans un gaz simple (par exemple le CO2 ou le CH4) que dans un mélange gazeux composé qui peut éventuellement contenir plusieurs composants. Grâce à ces gaz, l’utilisateur peut mesurer avec fiabilité la concentration de l’isotope stable par rapport à la concentration de l’isotope stable le plus fréquent de l’élément (valeurs delta). Les gaz sont disponibles dans différentes tailles de bouteilles et conviennent pour différentes applications de recherche. »

De l’authentique huile d’olive italienne ?

« Les mesures Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS) peuvent être utilisées pour découvrir l’authenticité et contrôler la qualité des produits alimentaires, comme le vin, le miel, l’huile d’olive, le fromage, la viande et le riz. L’empreinte digitale qui est mise au jour en analysant les rapports isotopiques (ratios) fournit en effet des renseignements sur l’origine, afin de pouvoir lutter contre la fraude. »

« Les analyses des isotopes stables peuvent également être mises en œuvre pour les recherches liées à l’environnement, comme pour la datation de l’âge des eaux souterraines, le contrôle de la pollution des décharges, l’analyse de l’origine des nitrates dans les eaux souterraines, l’analyse de la végétation, des gaz à effet de serre dans l’atmosphère, etc. »

Des forages pétroliers et gazeux plus efficaces

« L’analyse des rapports isotopiques permet de réaliser des économies considérables dans le cadre de l’exploitation du pétrole et du gaz, étant donné que l’analyse des hydrocarbures dans les formations rocheuses et les liquides permet d’en découvrir l’histoire géologique. L’analyse isotopique peut ainsi être utilisée comme outil diagnostique afin de vérifier si le pétrole (ou le gaz) ramené à la surface depuis un puits de forage provient ou non du même compartiment que le pétrole (ou le gaz) qui est remonté à la surface depuis un autre puits. De cette manière, la production de la source peut être optimisée, tout en réduisant le nombre de forages d’essai coûteux nécessaires. »

« Le secteur médical fait lui aussi appel de manière croissante à l’analyse isotopique. Par exemple pour tracer plus efficacement l’origine des médicaments, mais aussi comme test diagnostique au moyen de l’analyse respiratoire. Si ce test révèle des anomalies dans le rapport isotopique stable – en comparaison avec la valeur de référence – cela peut être le signe d’un trouble gastrique. »

Une approche basée sur la « débrouillardise »

En théorie, les laboratoires peuvent développer leurs propres matériels de référence, mais la fiabilité et la précision de ces références ne sont pas alors garanties. De ce fait, la traçabilité des mesures est aussi limitée. Indépendamment de cela, il s’agit d’une matière chronophage et complexe.

Primary Reference Materials

« Nos départements R&D ont fourni des efforts importants en vue d’optimiser la fiabilité de nos matériels de référence. Nous collaborons par conséquent avec neuf autres participants (principalement des instituts et universités) dans le cadre d’un projet européen subventionné pour développer des ‘Primary Reference Materials’. Ils formeront un point d’ancrage métrologique pour les futurs calibrages et mesures. »

« Nous avons en outre conclu un accord de coopération avec deux des principaux fabricants (OEM) d’appareils de mesure pour isotopes stables. Cette collaboration implique que nous livrions des gaz de référence standardisés pour des mesures spécifiques avec leurs dispositifs. »

« Nous sommes également heureux de mettre notre expertise et notre service R&D au service des laboratoires afin de les aider à répondre de manière optimale à leurs problèmes d’analyse. »