Piéger et détruire les composés organiques volatiles (COV), voilà l?action qu?a la photocatalyse sur ces éléments polluants présents dans l?air que nous respirons.
A l’heure où l’on nous parle de pollution de l’eau, de toxicité, de bactéries, de virus ou d’infections nosocomiales, les contaminations dans l’air que nous respirons ne sont pas en reste. Quand on sait que l’on passe 80 à 90% de notre temps dans les endroits clos, il est temps de prendre ce problème à bras le corps.
Peintures, colles, vernis et solvants présents dans les constructions sont autant de produits qui dégagent des composés organiques volatiles (COV) toxiques. Des solutions existent pour combattre ces désagréments comme, par exemple, l’usage de plantes dépolluantes mais est-ce réellement efficace?
L’observatoire de la qualité de l’air intérieur recommande d’aérer les locaux en ouvrant les fenêtres au moins 10 minutes par jour. Est-ce suffisant et durable? Dernier procédé faisant l’objet de développements récents pour le traitement de la pollution chimique et microbiologique des ambiances intérieures, la photocatalyse consiste à décomposer les molécules organiques par une succession de réactions chimiques.
Ces dernières ne sont efficaces qu’avec des rayons ultra-violets qui irradient la surface d’un matériau semi-conducteur, généralement du dioxyde de titane (TiO2).
Pour venir à bout de cette pollution ambiante, deux types de solutions photocatalytiques existent. Les systèmes de climatisation de l’air qui intègrent dans leur conception des filtres ou les appareils autonomes plutôt destinés à des applications domestiques, et les matériaux photoactifs qui sont généralement appliqués en couches minces ou répartis dans la masse, comme les peintures par exemple.
Ces procédés sont attractifs à l’heure où les bâtiments doivent consommer de moins en moins d’énergie en maîtrisant les renouvellements d’air tout en assurant une bonne qualité d’air.
AVIS D’EXPERT
Fabien Gérardin, chercheur à l’INRS
« Dans certains cas le remède pourrait être pire que le mal »
A l’Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS), l’assainissement des lieux de travail par cette technique de photocatalyse est un sujet d’actualité et cela depuis plusieurs années maintenant.
Pour Fabien Girardin, chercheur à l’INRS, «il faut faire attention à la mise en œuvre de telles solutions car dans certains cas le remède pourrait être pire que le mal. Cette solution d’assainissement de l’air par photocatalyse qu’elle soit intégrée dans des épurateurs autonomes ou directement dans des peintures ou ciments par exemple, est très intéressante. Une limite importante est toutefois à préciser, elle concerne l’efficacité des produits utilisés.
L’expérience montre que les épurateurs d’air sont souvent mal dimensionnés et qu’ils n’arrêtent pas toutes les impuretés en un seul passage. Les polluants que l’on cherche à dégrader ne le sont qu’en partie, et ceux qui l’ont été peuvent se transformer en des composés plus nocifs que ceux que l’on cherchait à éliminer au départ.
C’est à mon avis le seul problème réel de la photocatalyse, on n’arrive pas à minéraliser les produits que l’on cherche à éliminer. A titre d’exemple, un appareil d’épuration autonome était en service dans un pressing utilisant du perchloréthylène pour nettoyer les vêtements.
On s’est aperçu que l’on améliorait un peu la situation de l’air ambiant en dégradant ce composé mais d’un autre côté on fabriquait du phosgène, un gaz extrêmement toxique. Il est indispensable d’avoir un vrai savoir-faire d’ingénierie pour concevoir ces systèmes. Concernant les peintures, on se pose encore aujourd’hui beaucoup de question sur le relargage éventuel de particules de TiO2 dans des peintures qui vieilliraient mal. » A suivre…
www.inrs.fr
Solution 1 : Les matériaux photoactifs : une action directe et indirecte
Ce n’est pas moins d’une dizaine de types de matériaux photoactifs qui sont aujourd’hui recensés sur le marché. Ils sont destinés aux environnements intérieurs et sont composés de dioxyde de titane appliqué sous forme de couches minces ou réparti dans la masse.
Ils revendiquent une action dépolluante ou antimicrobienne. Les produits les plus courants sont bien évidemment des peintures pour lesquelles on y a incorporé des pigments photocatalytiques, mais on trouve aussi des papiers et des vernis par exemple.
Des ciments ont même été mis au point spécifiquement pour réaliser des constructions et des ouvrages capables de contribuer de manière active à la réduction de la pollution atmosphérique, grâce à leur effet photocatalytique.
L’action peut être directe sur les substances gazeuses nocives (Oxyde d’azote, COV…) produites par l’activité humaine telle que l’industrie, l’automobile ou le chauffage domestique. Cette action peut aussi s’effectuer de façon indirecte sur la formation d’ozone (O3), en détruisant les polluants précurseurs de l’ozone, à savoir les oxydes d’azote (Nox) et les Cov.
Rappelons que les nouveaux produits de construction et de décoration doivent porter une étiquette indiquant leur niveau de polluants volatils, cette obligation s’appliquant aux nouveaux produits depuis le 1er janvier 2012, puis à tous les produits à compter du 1er septembre 2013.
Intérêt :
un coût réduit à la mise en œuvre.Limites :
un traitement d’air moindre car il faut que cet air ambiant vienne au contact des parois pour que la solution soit efficace. Problème éventuel lors du vieillissement des peintures?
Solution 2 : La climatisation : dynamique et efficace
Pour ce qui est des solutions d’épuration photocatalytiques de l’air intérieur par la ventilation, il convient de distinguer les systèmes.
Les premiers, autonomes du point de vue aéraulique sont équipés d’un ventilateur et opèrent en complément du renouvellement d’air des locaux par recyclage de l’air intérieur. On peut trouver ces systèmes sous la forme d’unités mobiles allant d’une pièce à l’autre, ou des installations fixes de type consoles murales ou plafonniers.
Les unités mobiles intègrent généralement plusieurs techniques d’épuration de façon à agir sur un maximum de polluants. Ils fonctionnent par recyclage de l’air intérieur avec un nombre de passages déterminé par le rapport entre le débit d’air traité par l’appareil et le débit de ventilation des locaux, soit en général un minimum de 4 ou 5 passages pour un logement.
Les seconds qui ne concernent pas le domaine des logements, sont des modules filtres ou des cassettes que l’on intègre au réseau de ventilation ou de conditionnement d’air du bâtiment.
Ce sont, en majorité, des climatiseurs individuels où la fonction d’épuration catalytique constitue le plus souvent une option au traitement thermique et hygrométrique de l’air.
Intérêt :
ils sont généralement très efficaces du fait des débits d’air traités et de l’effet dynamique du traitement.Limites :
souvent mal dimensionnés, ils peuvent générer des composés plus nocifs que ceux que l’on cherche à éliminer. Le coût de l’installation. Des produits commercialisés parfois non certifiés.
INFOS PRATIQUES
Des restrictions chaque année !
C’est en 2015 que l’on devra respecter les deux décrets qui renforcent la surveillance de la qualité de l’air dans les Etablissements Recevant du Public (ERP). Le premier, publié au Journal Officiel du 4 décembre 2011, indique qu’il faut obligatoirement surveiller la qualité de l’air, et ceci de façon périodique.
Le second décret définit et fixe les niveaux de concentration de polluants dans l’air intérieur pour le formaldéhyde. Alors dès 2015, l’application de ces deux textes sera effective pour les établissements accueillant des enfants de moins de six ans et les écoles maternelles, puis progressivement dans tous les autres E.R.P.
La solution est-elle efficace ?
Découvertes il y a presque 50 ans, les propriétés épuratrices de la photocatalyse font l’objet d’applications multiples dans le domaine industriel. Mais qu’en est-il de leur efficacité pour ce qui est de l’air intérieur ?
L’Observatoire de la Qualité de l’Air Intérieur (OQAI), en partenariat avec l’Université de la Rochelle, a fait le point lors d’un atelier public en juin 2012, sur l’état des connaissances scientifiques relatives à l’efficacité et l’innocuité des procédés utilisant la photocatalyse dans les environnements intérieurs et les perspectives de développement de ces procédés.
Les conclusions ne sont pas unanimes surtout du côté des fabricants d’épurateurs autonomes, mais une chose est certaine, l’épuration par photocatalyse n’a pas vocation à se substituer à l’aération et la ventilation des locaux et ne permet encore moins de réduire les débits de ventilation dans les bâtiments équipés de VMC.
Rappelons que l’ouverture des fenêtres est grandement conseillée, même en période de chauffage !
Quelles pistes d’amélioration ?
La photocatalyse appliquée aux environnements intérieurs est encore une jeune technologie. Des pistes d’amélioration existent afin de rassurer les maîtres d’ouvrages sur leurs installations.
Les fabricants de matériels ont une marge de manœuvre importante car, à l’heure actuelle, les constantes de temps des réactions photocatalytiques sont longues et peu en accord avec les débits de ventilation imposés par la réglementation dans les bâtiments.
A titre d’exemple, les centrales de traitement d’air ne peuvent assurer que 5 à 6 passages en recyclage partiel avec des vitesses de circulations réduites par la taille des conduits et les débits d’air à introduire dans les locaux.
Pour ce qui est des épurateurs autonomes, le nombre de passages de l’air ambiant dans le système sont bien des fois plus faibles que ceux annoncés par les courbes de performances affichées par les industriels du secteur.
D’autres pistes d’amélioration existent comme par exemple l’efficacité même des systèmes. En effet si l’on augmente l’activité photocatalytique, on pourrait traiter des débits d’air plus importants, être plus économe en énergie et obtenir des taux de minéralisation plus élevés, réduisant de fait les quantités d’intermédiaires réactionnels formées. Enfin, côté recherche et développement, il y a de fortes pistes d’amélioration.
Pour Stéphane Delaby, Ingénieur d’études et de recherche à la Direction Santé et Confort du CSTB, «il y a encore un gros travail à faire pour trouver d’autres photocatalyseurs plus efficaces que le TiO2 et des matériaux photosensibles. Le TiO2 n’étant actif que sous l’effet des rayons UV il y a encore bien des cas où l’on est en espaces clos, sans solution évidente et efficace». Bref, le marché a de beaux jours devant lui.
Quelques sites Internet…
- www.inrs.fr
- www.oqai.fr
- www.photocatalysis-federation.eu
- www.cstb.fr