KLEARIA : PANDa : le monitoring innovant qui rend visible la pollution dans l'eau, pour une protection des populations et de l'environnement.

KLEARIA

Startup · Environnement · Cleantech
Valbonne (06)

PANDa : le monitoring innovant qui rend visible la pollution dans l'eau, pour une protection des populations et de l'environnement.

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Klearia est une start up Deeptech à forte intensité de R&D qui fabrique exclusivement des puces de verre microfluidique brevetées et un analyseur électrochimique basés sur cette technologie propriétaire pour la surveillance de la qualité de l'eau.

 

Historique de la société

Fondée en 2012, Klearia est le spin-off du Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) français, Klearia est un bon exemple d'innovation et de transfert de connaissances.

Depuis sa création, Klearia a développé, validé et mis sur le marché un prototype d'analyseur révolutionnaire pour la détection de l'arsenic à des concentrations si faibles (<1ppb) qu'il peut concurrencer les instruments de laboratoire précis en permettant notamment une analyse n'importe où et par n'importe qui en quelques minutes seulement.

Parallèlement à nos propres activités de recherche, nous avons participé à divers projets de collaboration financés par l'Agence nationale française de la recherche (ARN) ou octroyés par le programme H2020 MarTERA. Nos compétences de pointe nous ont permis de travailler avec des partenaires clés (leaders de l’eau embouteillés, Suez, Veolia, Total, ...), des institutions de recherche de premier plan (universités de Grenoble Alpes, de Naples, de Paris, de Dublin, du Texas, de Toulon, etc.) et des instituts publics liés à l'eau (IFREMER, Institut français de recherche pour l'exploitation durable de la mer et BRGM, Service géologique français).

La première innovation de l’entreprise se nomme « PANDa ». C’est un laboratoire miniaturisé portable et automatisé pour la détection in-situ des métaux lourds les plus nocifs et les plus courants présents dans l'eau. Il est très simple à utiliser et offre des résultats fiables en temps réel pour une prise de décision rapide. PANDa a été conçu pour remplacer complètement les technologies analytiques coûteuses et longues qui ne répondent pas aux demandes du marché pour des résultats rapides et précis.

Le caractère innovant et à très fort potentiel de notre technologie a été récompensé à plusieurs reprises permettant notamment de financer le projet à hauteur de plus de 2,5 M€ (hors CIR).

 

 

Le 1er produit de la gamme un analyseur portable dédié à l’Arsenic. Ceci nous a permis de démontrer la faisabilité technique du concept développé durant la maturation et de toucher les premiers clients. Klearia dispose de 3 brevets internationaux, dont un est issu des travaux de recherche du fondateur lors de sa thèse au CNRS. Actuellement, l’entreprise cible les métaux lourds (gamme de paramètres analysables en cours de développement). L’intérêt de la technologie va bien au delà de la problématique des métaux, des programmes de R&D sont en cours pour les polluants les plus courants (pesticides, résidus de médicament, ...).

  

Des métaux lourds nocifs pour la santé humaine et l'environnement nécessitant de nombreuses analyses

Les entreprises publiques d'approvisionnement, de distribution d’eau potable et de traitement des eaux usées ainsi que les industries de multiples secteurs (alimentation et boissons, produits pharmaceutiques et biotechnologiques, pétrole et gaz, appareils médicaux, semi-conducteurs, etc.) partagent le besoin d'une eau exempte de métaux lourds afin de préserver la santé humaine, l'environnement et leur propre activité. Ainsi, des échantillons d'eau sont analysés régulièrement, soit en interne soit externalisés vers un laboratoire spécialisé. Ces analyses sont soit coûteuses en raison du personnel formé et du matériel haut de gamme requis lorsqu’elles sont internalisées soit le délai d'obtention des résultats est très élevé en raison du transport des échantillons, du prétraitement et du traitement des données, ce qui empêche toute réactivité en cas de pollution de l'eau.

L’exposition à une eau polluée à moyen et long terme par la suite entraîne des conséquences économiques et de santé publique indésirables importantes. L’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) estime qu’une mauvaise qualité de l’eau entraine une baisse de croissance des économies de l’ordre de 30%. L’impact des métaux sur la santé n’est plus à démontrer. 

Les métaux lourds sont des composants chimiques hautement toxiques, non biodégradables et bioaccumulables. Ce sont des éléments naturels, mais la plupart des contaminations environnementales et des expositions humaines résultent d'activités anthropiques.

Certains métaux lourds (par exemple le fer, le cobalt, le zinc, le cuivre ou le manganèse) sont des nutriments essentiels nécessaires en faible concentration pour diverses fonctions biochimiques et physiologiques, mais l'exposition au-dessus des valeurs limites suscite des inquiétudes quant à leurs effets négatifs potentiels sur la santé humaine et l'environnement. D'autres sont considérés comme des composés dangereux, même à très faible concentration d'après les recommandations de l’OMS :

  • Arsenic : 0,01mg/L
  • Cadmium : 0,01mg/L
  • Plomb : 0,05mg/L
  • Mercure : 0,001mg/L

Cette toxicité et l’incidence des contaminations sont à l’origine de réglementations de plus en plus strictes concernant la sécurité de l'eau potable. En outre, on estime que les besoins en matière d'analyses augmenteront avec le nombre croissant de réglementations plus strictes à l'échelle mondiale qui visent à réduire au minimum absolu les maladies issues des contaminations chimiques dans l’eau. 

  

Klearia a mis au point "PANDa"

Le PANDa est un "mini-laboratoire" entièrement portable, conçu pour la surveillance rapide, peu coûteuse et in situ de la qualité de l'eau, avec le même degré de précision que les équipements haut de gamme, mais permettant plus de réactivité en cas de contamination.

La détection est réalisée grâce à nos puces brevetées basées sur la technologie microfluidique - enregistrées sous la marque LabInGlass®. Nous pouvons détecter des micropolluants à l'état de traces à des concentrations extrêmement faibles, à partir de 1 ppb (parties par milliard, c’est à dire 1g de polluant dans une tonne d’eau) seulement, et aucune connaissance technique n'est nécessaire pour faire fonctionner l'analyseur ni interpréter les résultats.

"Rendre visible ce qui est invisible car on ne peut traiter efficacement que ce que l’on connait bien"

Le déploiement de PANDa contribuera à la réalisation de divers objectifs de développement durable et de deux objectifs du Green Deal de l'UE : "Une ambition de pollution zéro pour un environnement sans toxicité" et "De la ferme à l'assiette : concevoir un système alimentaire sain et respectueux de l'environnement".

PANDa est le premier analyseur portable plug-and-play de haute précision pour la quantification des polluants à l'état de traces dans l'eau. La technologie PANDa est basée sur la microfluidique, plus précisément sur les laboratoires sur puce (LOC). Ils sont constitués de deux couches solidement collées, l'une d’elle contenant les canaux microfluidiques et les électrodes de détection. 

 

Explications techniques du procédé

Klearia s’est initialement différencié grâce à sa technologie unique et brevetée de collage du verre à basse température. Ce nouveau procédé permet de fabriquer des LOC en verre à une température comprise entre 100 et 300 ºC seulement (au lieu des 700-1100 ºC habituels). Cela permet l'intégration de matériaux thermosensibles (comme le carbone ou l'or nanostructuré) pour intégrer des technologies embarquées  dans les puces. 

Sur la base de cette technologie, Klearia produit des analyseurs électrochimiques avancés pour la surveillance de la qualité de l'eau (parmi plusieurs autres applications). Nos LOC intègrent un ensemble de trois électrodes pour la détection électrochimique des micropolluants cibles. Plus précisément, nous employons la voltampérométrie par stripping anodique (ASV) pour la détermination quantitative des ions métalliques. L'ASV est une technique de laboratoire robuste mais, dans notre cas, miniaturisée et automatisée. Cette miniaturisation et adaptation à l’échelle microfluidique est brevetée pour les métaux. Le circuit intégré de seulement quelques millimètres permet une analyse et des temps de réponse plus rapides grâce aux courtes distances de diffusion et aux rapports surface/volume élevé

Avant chaque cycle d’analyse, les électrodes sont nettoyées dans un électrolyte d'acide sulfurique par voltampérométrie cyclique. Cette méthode de régénération innovante est également brevetée. Le prétraitement de l'échantillon, l'étalonnage du dispositif et la régénération des électrodes après l'analyse sont entièrement automatisés, ce qui élimine la possibilité d'erreur humaine ou de contamination croisée. Les résidus chimiques générés lors des analyses sont conservés dans un réservoir interne (aucun contact avec l’utilisateur).

  

Une utilisation très intuitive

  • A l’aide d’une seringue, l'utilisateur injecte 20 ml d'échantillon d'eau dans chacun des réservoirs (il y en a 4 de disponible de A à D, ce qui permet de préparer jusqu'à 4 échantillons simultanément)
  • Ensuite, l'utilisateur lance son analyse au travers de l’écran tactile (il rentre son nom, le nom de son échantillon et le type d’analyse : semi quantitative ou quantitative).
  • Selon l'analyse choisie, les résultats sont affichés à l'écran en 30 minutes (pour les déterminations semi quantitatives, juste pour vérifier si l'échantillon est dans les limites réglementaires) ou en deux heures (pour les déterminations quantitatives précises à bas niveau). Les résultats peuvent être transférés par USB et des solutions IoT sont en cours de développement (mi 2021).

 

Notre proposition de valeur

Le PANDa révolutionne la surveillance de la qualité de l'eau pour les raisons suivantes :

  • Fiabilité et polyvalence

PANDa est en fait un laboratoire portable. Les puces brevetées à l'intérieur de l'appareil permettent la détection des polluants métalliques au niveau de la partie par milliard (ppb, dit autrement : 1g de polluant dans 1 tonne d’eau), soit exactement le même degré de précision que les instruments de laboratoire les plus précis (marge d'erreur : +/- 1 ppb). Bien que PANDa soit actuellement capable de mesurer l'arsenic, le prototype sera amélioré pour détecter les métaux lourds les plus courants et les plus nocifs (arsenic, antimoine, baryum, nickel, plomb, zinc, cuivre, sélénium, mercure, molybdène, aluminium et manganèse), ainsi que certains polluants (sulfure (H2S), glyphosate (pesticide), bromate) et pour déterminer les paramètres de l'eau régulièrement mesurés (pH et conductivité).

  • Simplicité d'utilisation

PANDa fonctionne comme une imprimante, avec un système de cartouches rechargeables. Chaque cartouche contenant des réactifs peut effectuer environ 250 analyses (ou 6 mois d'utilisation au maximum). Après cette période, la cartouche sera renvoyée à Klearia pour son nettoyage, la récupération de certains composants de grande valeur, l'élimination en toute sécurité des composés potentiellement toxiques et pour être rechargée avec de nouveaux réactifs. Lors de l’analyse, tous les processus sont automatisés pour être réalisés sans erreur. Aucune compétence technique n'est requise pour effectuer les analyses. Aucune manipulation des réactifs n'est nécessaire.

  • Résultats sur place, en temps réel

Les résultats immédiats permettent une prise de décision rapide, ce qui diminue les risques pour la santé et l'environnement. Le temps réel permet également d’optimiser le traitement en temps réel.

  • Rentabilité

Pas besoin d'opérateurs qualifiés, le coût de l'équipement est inférieur à celui des instruments de laboratoire, le peu de déchets chimiques générés et la faible maintenance du PANDa permet d'effectuer des analyses d'eau moins coûteuses.

 

Marchés ciblés

Le marché mondial de l’analyse des métaux dans l’eau est estimé à 1,8 Mds € en 2022. En Europe les 4 principaux marchés sont la France, l’Allemagne, l’UK et la Belgique. Ils étaient estimés à peu près à 90M€ chacun en 2020.

Nous ciblons parmi ce marché global les responsables d’exploitation de traitement d’eau dans 3 secteurs principaux :

  • l’eau embouteillée ;
  • l’eau potable ;
  • les eaux de process industrielles et les rejets industriels soumis à réglementation.

L’entreprise projette actuellement une répartition du CA (et des efforts commerciaux) comme suit : les rejets et eaux de process industriels pour 50 %, l’eau embouteillée pour 30%, l’eau potable pour 20%.

Les canaux de commercialisation du produit vont passer par :

  • La vente en directe aux clients finaux et aux intégrateurs / concepteurs d’unités de traitement d’eau ;
  • La vente indirecte au travers d’accord de distribution avec des partenaires du traitement de l’eau (les sociétés qui fournissent des solutions de traitement et qui bénéficient d’une forte amélioration du rendement avec un suivi fin).

Le produit est donc facturé soit directement à l’industriel, soit au « distributeur » du produit.

 

Segmentation du marché

Le marché des essais sur les métaux lourds peut être segmenté en fonction :

  • Du type d'échantillon : Le segment de l'eau devrait être le plus important et celui qui connaîtra la croissance la plus rapide d'ici 2022 . Dans ce segment, l'eau potable représentait la part la plus importante, soit 63,8 % en 2016, et devrait également connaître la croissance la plus rapide. Il devient nécessaire de surveiller la qualité de l'eau potable pour préserver la santé publique. Les épidémies de maladies d'origine hydrique sont en grande partie causées par la contamination par les métaux lourds et parfois elles entraînent des maladies mortelles, comme le cancer.
  • Du polluant : l'arsenic est le contaminant de métaux lourds le plus nocif, ayant été déclaré cancérigène pour l'homme par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC). Le PANDa a déjà prouvé qu'il permettait d'évaluer rapidement et précisément la concentration d'arsenic à l'état de traces et nous prévoyons d'améliorer notre prototype pour la surveillance de plusieurs autres métaux lourds toxiques.

 

Segmentation géographique

La région de l'Amérique du Nord représente la plus grande part (38,6 %) du marché des analyses de métaux lourds dans l'eau. Suivant de près, la région européenne était le deuxième plus grand marché (32,4 %).

Dans la région de l'UE, la croissance du marché est tirée par des pays comme l'Allemagne, le Royaume-Uni, la Belgique et la France. Ces pays seront nos marchés prioritaires pour la commercialisation de PANDa à court et moyen terme.

La région Asie-Pacifique, qui a contribué avec une part d'environ 19,7 % en 2016, devrait connaître le taux de croissance annuel moyen le plus élevé, soit 8,0 %, d'ici 2022. Les principaux pays responsables de cette croissance sont la Chine (7,4 %) et le Japon (5,8 %) ainsi que des contributions mineures de l'Inde, de l'Australie et de la Nouvelle-Zélande. Ces pays sont de grands exportateurs de produits alimentaires et de boissons vers l'Amérique du Nord et l'Europe, qui sont prudents quant à la qualité de ces produits importés et ont mis en place des réglementations strictes pour les producteurs asiatiques.

 

Le Modèle de revenus

Nous avons un modèle B2B mixte comprenant des revenus de la vente de l'analyseur, y compris la première cartouche (paiement unique) et les revenus récurrents de la vente du consommable nécessaire aux cycles d’analyses chimiques.

La figure ci dessous montre la répartition des revenus pour les deux composants.

Notre stratégie est de vendre l’instrument à un prix proche du prix de revient pour faciliter la pénétration du marché.

  

Pourquoi maintenant ?

La technologie PANDa a déjà été validée en conditions réelles et s'est avérée adaptée à la surveillance fiable des métaux lourds, facilement et très efficacement au niveau de concentration des traces.

Nous sommes au stade de développement où nous devons accélérer, grâce à cette levée de fonds notamment :

  • Nous avons fini la maturation initiale. Les nombreuses distinctions et aides reçues (> 2,5 M€) démontrent de l’intérêt sociétal et de la qualité de la technologie et de l’équipe.
  • Nous disposons à ce jour de nombreuses LOI de prospects clés du secteur : Veolia, Suez, des leaders mondiaux dans l’eau embouteillée, ...
  • Nous avons effectué notre première installation pour la Métropole de Nice (5è Régie d’Eau potable de France), 5 pilotes et phases de tests sont prévus d’ici à mi 2021 démontrant la traction et l’intérêt de nos solutions.

 

Levée de fonds : besoins et allocation

Nous souhaitons durant notre phase de financement réussir à obtenir plus d’early adopters. La levée de fonds doit notamment permettre notre développement commercial.

Sur 12 mois, l’objectif est :

  • D’avoir dépassé le million d’euros de prise de commande ;
  • D’avoir préparé notre accès aux marchés européens ;
  • De dimensionner (étude) notre usine pilote de production pour préparer la production à plus grande échelle avec le développement des ventes ;
  • Elargir la gamme des paramètres analysables (notamment finir de développer la gamme des 10 principaux métaux analysés) ;
  • Elargir les fonctionnalités connectées de notre produit en ligne (1ere version pour mi 2021).

Nous avons besoin de :

  • Recruter un second commercial et investir dans la communication (250k€) ;
  • Participer à l’effort de R&D (100k€) ;
  • Financer le BFR (100k€) ;
  • Etendre 2 brevets (50 k€).

 Nous privilégions l’entrée au capital d’une seule entité mais si nécessaire nous solliciterons Région Sud Investissement. 

“ Notre vision est de devenir la prochaine référence du monitoring chimique industriel de l'eau. Nous allons d'abord diffuser notre technologie dans les pays européens puis là où la pollution de l'eau est un enjeu majeur (= partout !). ”


L'équipe

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> Clément NANTEUIL : PDG fondateur. Double cursus : Docteur en sciences Physique de L’université Paris XI + formations Centrale Paris Entrepreneur et HEC Challenge +. La technologie est issue de ses travaux de thèse. Orientation de plus en plus Business et stratégie d’entreprise.

> Jean-Philippe PAVARD : Business Developper. L’homme du métier : il a travaillé aussi bien en tant que concepteur de station de traitement d’eau que pour les grands groupes de l’Eau (Nestlé, Danone, Veolia). Il aura la charge de lancer commercialement le produit en France principalement au travers de 1eres références et aura à constituer l’équipe commerciale.

> Guillaume LAFFITE : Responsable fonderie microfluidique. Docteur en Physique. Il a géré la plus grande salle blanche dédiée à la microfluidique de France (Institut Pierre Gilles de Gènes).

> Ghazi AYARI : Responsable R&D Laboratoire. Docteur en chimie et expert en capteur. Il a en charge l’équipe R&D capteur et le développement des produits.


Guillaume LAFFITE

Responsable Fonderie Microfluidique

CV · Linked 

Jean Philippe PAVARD

Business Developper

CV · Linked 

Clément NANTEUIL

PDG

CV · Linked 


Étapes de développement

Septembre 2021
Recrutement du 2nd commercial
Fin 2021
10 paramètres métalliques analysables
1er trimestre 2022
Plan de développement en Europe (notamment UK, Allemagne et Belgique)
Mi 2022
1M€ de CA
Mi 2022
1er capteur pour pesticide

Stratégie de sortie envisageable

  • Il s'agit d'un projet capitalistique industriel, plusieurs possibilités : rachat par de nouveaux investisseurs, LBO ou par un autre industriel (par ordre de préférence actuelle, amener à évoluer en fonction des opportunités)
    (Ne garantit pas la liquidité de l'investissement)

Usages des fonds

Poursuivre la R&D et élargir la gamme de paramètres et fonctionnalités IoT (20%)
Besoin en Fonds de Roulement (BFR) (20%)
Etendre 2 brevets  (10%)
Recruter un second commercial et investir dans la communication (50%)

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