Les polluants :
Les polluants CHIMIQUES :
Le monoxyde de carbone :
Le monoxyde de carbone (CO) : est un gaz incolore, indolore, insipide et non irritant. Il se mélange facilement avec l’air et est extrêmement toxique pour l’homme. Il peut être émis par une combustion incomplète de composés carbonés. En général cela est dû à un mauvais fonctionnement ou une mauvaise utilisation des chauffages (bois, fuels, etc.) ou de moteurs thermiques. Son émanation est accentuée par une mauvaise alimentation en air frais et/ou une mauvaise évacuation des produits de combustion.
Si la concentration en monoxyde de carbone est trop élevée dans une pièce, cela peut provoquer des maux de tête, de la fatigue et des nausées. Une intoxication importante peut conduire au coma et à la mort, parfois en quelques minutes.
Le dioxyde d’azote (NO2) :
Le dioxyde d’azote (NO2) : fait partie de la famille des oxydes d’azote, il est un des polluants majeurs de l’atmosphère terrestre. Il se produit par oxydation entre de l’azote et de l’oxygène. En pratique, ce gaz est principalement produit par combustion à haute température où l’oxygène et l’azote sont présents. Que ce soit dans les moteurs des véhicules, les centrales électriques ou l’industrie en général. En intérieur ce sont généralement les appareils électroménagers fonctionnant au gaz ou la fumée de cigarette qui produisent le dioxyde d’azote.
Le dioxyde de souffre (SO2)
Le Dioxyde de soufre (SO2) : est un gaz indolore, dense et toxique, dont l’inhalation est fortement irritante. Il est en majorité libéré dans l’atmosphère de manière naturelle par les volcans et par l’homme dans l’industrie. Il se produit lors de la combustion d’énergies fossiles, on peut donc aussi le retrouver à l’intérieur des bâtiments.
L'OZONE (O3)
L’ozone (O3) : peut être produit par des réactions photochimiques en présence d’ensoleillement, de fortes températures, une faible humidité et la présence de Nox ainsi que de certains COV comme les Alcènes, Alcanes, Aldéhydes ou Isoprène. L’ozone peut aussi être produit et utilisé pour purifier l’eau ou l’air, on appelle ce principe l’ozonation. Cependant l’ozone reste un gaz très toxique, il peut entrainer des crises d’asthme ou être à l’origine d’irritations oculaires et naso-pharyngées. A des concentrations de 4 à 10 ppm, l’intoxication provoque des œdèmes pulmonaires aigus. Le décès survient au bout de quelques minutes pour des concentrations de 50 ppm.
Les COV (Composées organiques volatiles) :
Les COV (Composées organiques volatiles) font partie des principaux polluants atmosphériques. « Composé organique » signifie que le composé contient du carbone. La famille des COV regroupe un très grand nombre d’éléments sous forme gazeuse dans l’atmosphère terrestre. Ils proviennent à 90% d’origine biotique (émis par les plantes ou certaines fermentations). Et à 10% d’origine humaine (anthropique) : Combustion, raffinage, évaporation de solvant organiques … On peut les retrouver dans les carburants, les peintures, colles, détachants, cosmétiques, solvants …. Ils peuvent donc être très présent dans l’air intérieur. Les effets des COV sur la santé peuvent varier selon la nature du polluant envisagé. Certains peuvent aller jusqu’à provoquer des irritations de la peau et des muqueuses, des nausées, des maux de tête, des vomissements, des allergies respiratoires, une altération de la reproduction et des effets sur le développement ou encore des cancers.
Les polluants physiques :
Les particules les plus grosses, ayant un diamètre supérieur à 10 μm sont retenues par filtration et impaction par les voies aériennes supérieures : nez, bouche. Les particules en suspensions dans l’air (PM10) peuvent pénétrer dans les bronches.
Contrairement aux poussières de diamètre supérieur, les particules fines (PM2.5) ont une masse trop faible pour chuter au sol par simple gravité. De plus les particules fines pénètrent plus profondément dans les voies respiratoires, jusque dans les alvéoles pulmonaires. Selon leur degré de concentration et de toxicité, elles peuvent provoquer à court ou long terme des pathologies qui vont de la simple inflammation aux affections les plus graves. De plus, d’autres polluants ou des virus peuvent s’agréger sur les particules ce qui accentuent encore la toxicité. Les particules très fines (PM1) peuvent passer la barrière alvéolo-capillaire et rentrer dans le sang.
On distingue les particules Primaires et secondaires.
Particules Primaire : Particules qui sont d’origine naturelle : Poussière désertique, volcanique, biologique … Elles sont généralement émises par des processus biologiques (dispersions des pollens…), mécaniques (érosion des sols …) ou par des éruptions volcaniques, feux de forêts. Ce sont principalement les plus grosses particules.
Particules Secondaires : Particules provoqués par l’homme (origine anthropique) : Industrie, chauffage urbain, centrales thermiques, transports… Elles sont généralement émises par des réactions chimiques. Pour ce qui concerne l’air intérieur elles sont principalement émises par la fumée de tabac ou par combustion (cuisine, chauffage …). Les particules comprises en 2 et 10 μm sont généralement éliminées par la toux.
Les biocontaminants :
Les dernières études indiquent que le Covid-19 se transmet avant tout par voie respiratoire. Soit par gouttelettes de grosse taille, retombant rapidement au sol. Soit par la projection d’aérosols de petite taille, moins de 10 μm. Ces fines gouttelettes peuvent rester en suspension dans l’air pendant plusieurs minutes ou même pendant plusieurs heures.
Une pollution de l’air accrue permettrait elle aussi de favoriser la transmission du virus. Un taux de particules fines PM.2 élevé pourrait être facteur de propagation du virus en lui servant de support et ainsi rester en suspension dans l’air. Ce qui est certains, c’est que la pollution irrite les muqueuses des voies respiratoires et des poumons, faisant alors pénétrer plus facilement les agents infectieux et les microparticules dans notre organisme.
Dans les environnements clos, la présence de nombreuses personnes accentue la diffusion des contaminants dans l’air. Une bonne aération ou une purification de l’air est nécessaire pour éviter de laisser se propager les maladies.
Les allergènes les plus fréquent sont les poussières, les pollens, les spores de moisissures ou encore les poils d’animaux.
La première cause des allergies respiratoires sont les acariens, ils contiennent des allergènes issues de leurs particules fécales, de leur sécrétions salivaires, des œufs et des larves.
L’OMS prévoit qu’en 2050, 1 personne sur 2 dans le monde souffrira d’allergies. Nous assistons en effet à une recrudescence des allergies dont le taux est en augmentation constante, notamment dans les pays industrialisés.
Près de 30 % de la population mondiale souffrent aujourd’hui d’allergies (respiratoires, alimentaires, cutanées…) contre 3,8 % en 1968. En France, le nombre de personnes souffrant d’une allergie a doublé en 20 ans, et notamment chez les enfants et les adolescents.
En France, l’asthme, une maladie respiratoire provoquée par une contraction anormale des muscles bronchiques et une inflammation des muqueuses souvent liées aux allergies, concerne près de 4 millions de personnes, dont un tiers sont âgées de moins de 15 ans. En moins de 20 ans, le nombre d’adolescents asthmatiques a augmenté de plus 40 %.
Les TECHNOLOGIES :
Filtre hepa :
La filtration mécanique est le système le plus simple et le plus répandu, il s’agit de retenir physiquement les polluants dans un filtre. La filtration peut être grossière, ce qui permet de retenir les grosses poussières et ainsi de protéger les autres filtres. Ensuite il y a les filtres à hautes efficacité pour retenir les plus petites particules. Les filtres sont classés en fonction de la taille des particules qu’ils retiennent et de leur efficacité.
Les filtres HEPA sont divisés en deux catégories H13 et H14. Le filtre HEPA H13 a une efficacité minimum de 99,95 % alors que le H14 a 99,995 %. Les filtres HEPA sont composés de fibres entremêlées. Les particules les plus grosses ( > 1 μm ) sont captées directement par les fibres, les forces de Van der Waals (force d’attraction moléculaire) permettent d’intercepter les particules > 0,1 μm.
En mai 2016 la NASA a démontrée que les particules de 0,01 μm étaient capturées par les filtres HEPA. En décembre 2020, l’efficacité des filtres HEPA sur le virus SARS-COV 2 a été testée sur des purificateurs d’air par le laboratoire français Virpath (Lyon). L’étude prouve que le virus est filtré à 99% par les filtres HEPA et qu’il ne survit qu’ensuite que 48h une fois piégé.
- Filtre H13 : laisse passer 50 particules de 0,1 μm par litre d’air -> 99,26 % d’efficacité
- Filtre H14 : laisse passer 5 particules de 0,1 μm par litre d’air -> 99,85 % d’efficacité
Filtre au charbon actif :
La filtration par absorption est utile face aux polluants chimiques. Généralement sous forme gazeuse, les COV, l’ozone ou encore les oxydes d’azote vont se faire absorbés par le média absorbant. Il est généralement constitué de charbon actif ou de gel de silice et se présente sous forme de cartouche de granule, de poudre, ou d’étoffe. La filtration par absorption est reconnue comme le moyen le plus simple et le plus pratique d’atténuer les concentrations de COV en milieu intérieur.
La grande majorité des filtrations par absorption utilisent du charbon actif. La combinaison du charbon actif, d’un filtre grossier et d’un filtre HEPA offre une filtration très complète au niveau des contaminants éliminés pour un coût relativement bas.
Ils sont aussi très efficaces pour neutraliser les odeurs.
utilisation des uv-c :
Les UV-C sont les rayons ultraviolets ayant une longueur d’onde entre 280 nm et 100 nm. Ils sont les plus énergétiques ainsi que les plus nocifs. Les rayons UV-C émis par le soleil sont complètement filtrés sur Terre par la couche d’ozone de l’atmosphère.
La technologie UV-C est un moyen efficace pour désinfecter les surfaces, purifier l’air ou l’eau. Ces rayons UV-C sont germicides, ils ont la capacité de tuer les germes, c’est-à-dire les bactéries, les virus, les champignons…
La technologie UV-C est un moyen efficace pour désinfecter les surfaces, purifier l’air ou l’eau
La longueur d’onde la plus utilisée est 254 nanomètres. A cette longueur d’onde le rayonnement UV-C endommage l’ADN des micro-organismes et des agents pathogènes au point d’interrompre le potentiel de réplication cellulaire. C’est une technologie très efficace contre les bio contaminants, et utilisée depuis de nombreuses années.
Photocatalyse :
Le principe de la photocatalyse est d’utiliser une réaction chimique provoquée par la lumière et un catalyseur, qui est généralement un semi-conducteur. Le rayonnement lumineux va activer le semi-conducteur, souvent du dioxyde de titane (TiO2), et provoquer une réaction d’oxydoréduction à la surface du catalyseur. Le principe est d’oxyder les polluants, COV, gaz inorganiques, micro-organisme et autres contaminants en eau et en dioxyde de carbone.
C’est une technologie très efficace et très utilisée dans le milieu industriel. Utilisée depuis les années 2000 pour traiter l’air intérieur.
Ionisation :
Le principe d’ionisation repose sur le fait de générer et de diffuser des ions négatifs dans l’air.
Un ioniseur peut fonctionner de deux façons :
Par décharge diélectrique : Arc électrique créé par une tension alternative élevée aux bornes de deux électrodes séparées par un matériau diélectrique. Lors de la décharge, les électrons libres naturellement présents dans le milieu vont acquérir de l’énergie sous l’effet du champ électrique appliqué, et permettre ainsi des réactions d’ionisation. Les molécules neutres deviennent des ions négatifs, anions.
Par décharge couronne (effet corona) :
L’ionisation par décharge couronne se produit lorsqu’un potentiel élevé est appliqué entre une électrode active, une pointe ou un fil de petit diamètre et une électrode passive, généralement une plaque ou une grille reliée à la terre. La quantité d’ions produits augmente avec la tension appliquée et le nombre d’électrodes. La dispersion des ions est obtenue par répulsion électrostatique. Une décharge « corona » peut être positive ou négative selon la polarité de l’électrode active.
L’épuration de l’air par ionisation simple consiste à injecter dans l’air un flux d’ions négatifs produits par des générateurs d’ions, ou ioniseurs. Les électrons libérés dans le générateur sont captés par des molécules de l’air, principalement les molécules d’oxygène pour former des ions négatifs. Ces ions négatifs se combinent et chargent négativement les particules électriquement neutres en suspension dans l’air. Les particules initialement chargées positivement sont alors neutralisées et acquièrent à leur tour une charge négative. Ces particules chargées négativement se repoussent entre-elles et finissent par se déposer par attraction électrostatique sur les surfaces du bâtiment qui sont chargées positivement (le sol, les murs, meubles, tissus.). Les particules de charges opposées vont s’attirer et former des particules plus lourdes qui vont se déposer sur les surfaces plus rapidement. Les appareils à ionisation simple ne contiennent pas de dispositif de récupération des particules.
Les ioniseurs simples ne font aucun bruit, ne nécessitent aucun entretien et la consommation électrique est extrêmement faible. Le principal problème de l’ionisation est que les polluants sont déposés sur les surfaces et potentiellement sur les tables ou des objets que l’on utilise régulièrement. Mais il reste un gaz très toxique, il peut entrainer des crises d’asthme ou encore être à l’origine d’irritations oculaires et naso-pharyngées.
Électrofiltre :
Les ionisateurs peuvent cependant être utilisés dans un système plus complet appelé précipitateurs électrostatiques. Les filtres à particules utilisant le principe de l’ionisation de l’air sont qualifiés de filtres électroniques.
