AIR INTÉRIEUR : QU'EST-CE QUE LA PHOTOCATALYSE ? Technique

L’OQAI a organisé le 25
juin à Paris, un atelier sur l’efficacité et l’innocuité des procédés utilisant
la photocatalyse dans les environnements intérieurs. Cet atelier a permis de
faire le point sur ces procédés longtemps
réservés au traitement de l’eau et des effluents industriels et qui n’ont que
tardivement été utilisés pour épurer l’air intérieur des différents lieux clos.
Les premiers systèmes ne sont apparus sur ce marché spécifique qu’au début des
années 2000. On assiste aujourd’hui à l’émergence de produits photocatalytiques
de toutes sortes, des plus sérieux aux plus improbables, comme certains objets
de décoration vantés pour leurs vertus assainissantes. Le point.

Comment la
photocatalyse agit-elle sur les COV ?

La
première étape du processus se caractérise par l’adsorption d’oxygène, de
vapeur d’eau et de composés organiques volatils présents dans l’air par un
matériau semi-conducteur.

Il s’agit
le plus souvent de dioxyde de titane (TiO2), mais d’autres semi-conducteurs
peuvent présenter des caractéristiques intéressantes pour le traitement de
l’air. L’irradiation avec un rayonnement (UV et visible) provoque un transfert
de charges au sein des particules de semi-conducteur qui aboutit, en présence
des molécules d’eau et d’oxygène adsorbées, à

la
formation d’espèces très réactives : ions superoxydes (O2 -), radicaux
hydroxyles (OH•) et radicaux hydroperoxyles (HO2•).

La
photocatalyse vise principalement à détruire les composés organiques volatils
(COV), mais elle peut également avoir des effets sur les micro-organismes et
les gaz inorganiques présents dans l’air. Ses principes mettent en jeu plusieurs
phénomènes physico-chimiques.

Dans un
second temps, ces espèces déclenchent des réactions chimiques en chaîne
conduisant à la minéralisation(1) des COV présents à la surface du
semi-conducteur. Le mécanisme de photodégradation s’achève par la désorption
des produits de la minéralisation, autrement dit par le rejet de dioxyde de carbone
(CO2) et de vapeur d’eau (H2O).

Comment
agit-elle sur les micro-organismes ?

Plusieurs
facteurs peuvent être impliqués dans l’action des photocatalyseurs sur les micro-organismes
présents dans l’air.

Les
radicaux libres précités (OH• et HO2•), très réactifs avec les COV, sont aussi
très agressifs vis-à-vis des micro-organismes.

Combinés
au peroxyde d’hydrogène (H2O2), également produit par le semi-conducteur sous l’action
des UV, ils constituent de puissants biocides. Par ailleurs, le choix de lampes
d’irradiation générant un rayonnement UVC très énergétique occasionne des
perturbations plus ou moins profondes de la structure ADN des cellules
vivantes. Selon la dose d’énergie UVC reçue, les cellules seront éliminées ou
leur multiplication sera stoppée.

Les
différents produits photocatalytiques

Des
papiers muraux aux sprays de revêtement, en passant par toute une gamme
d’appareils autonomes, les solutions d’épuration photocatalytique de l’air
intérieur sont nombreuses et variées. Elles peuvent être regroupées en deux
grandes familles de produits : les systèmes qui fonctionnent en dynamique et
les matériaux photoactifs.

Dans la
première famille de produits, il convient de distinguer les appareils autonomes
du point de vue aéraulique, c’est-à-dire équipés de leur propre ventilateur, et
les systèmes dits CVC (Chauffage, Ventilation et Conditionnement de l’air) qui
s’intègrent au réseau de distribution d’air du bâtiment. Ces derniers systèmes,
relativement complexes, sont plutôt destinés à être utilisés dans des bâtiments
de type bureaux, commerces de taille importante, etc.

Les
appareils autonomes

Principalement
réservés à l’usage domestique, les appareils autonomes se présentent sous la
forme d’unités mobiles ou fixes, de type plafonnier ou console murale qui, pour
certains, combinent les fonctions d’épuration et de climatisation. Ils
fonctionnent par recyclage de l’air intérieur de la pièce (air aspiré par l’appareil,
traité, puis rejeté dans la pièce), avec un nombre de passages qui est
déterminé par le rapport entre le débit d’air traité par l’appareil et le débit
de ventilation des locaux, soit typiquement un minimum de 4 ou 5 passages pour
un logement selon la nature de la pollution à épurer. L’efficacité du système
doit donc être élevée pour que son impact sur la qualité de l’air intérieur
soit significatif.

Les
systèmes photocatalytiques CVC

Ces
systèmes, qui ne concernent pas l’habitat, se présentent sous la forme de
modules-filtres ou de cassettes qui s’intègrent dans le réseau de distribution
d’air du bâtiment.

Ils
n’offrent de véritable intérêt que dans le cadre d’installations centralisées
avec un recyclage partiel de l’air intérieur extrait. Installés en sortie d’une
centrale de traitement d’air ou au niveau des bouches de soufflage, ils
traitent la pollution d’origine intérieure et extérieure en plusieurs passages.

La
Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) double flux sans recyclage et la VMC
simple flux par extraction – pour laquelle il n’y a pas d’insufflation d’air
dans les locaux – sont des dispositifs inadaptés à l’épuration avec ce procédé.

Source : OQAI.