Les différentes solutions de traitement de l'air intérieur

Comment choisir son purificateur d'air ?

Du fait du contexte sanitaire actuel, les purificateurs ou épurateurs d’air sont de plus en plus demandés et l’enjeu de qualité de l’air intérieur est mieux pris en compte.
Un large choix d’appareils est disponible sur le marché, mais malheureusement toutes les technologies utilisées ne se valent pas. 
Sur des sujets aussi techniques et délicats, avoir des questions est légitime et primordial. 
Quel purificateur d’air choisir ?
Quelle technologie est la plus performante et pourquoi ?
Quelles sont les différences entre ionisation, photocatalyse ou zéolite et lequel de ces procédés est le moins dangereux pour la santé ?
Voici des réponses à ces questions ainsi qu’un tableau récapitulatif pour mieux s’y retrouver. 

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La filtration (M5, F6 à F9)

Les filtres M5, F6 à F9 sont des filtres “fins” (défini par la norme EN779:2012) et plus fins que les pré filtres de type G.
Ils permettent la rétention des particules de 0,4 micron mais présentent les mêmes limites que tous les types de filtres, les micro-organismes ne sont pas détruits et restent viables. Ils n
écessitent une maintenance très régulière et ne traitent pas les surfaces.

Les filtres M5, F6 à F9 sont des filtres opacimétriques (défini par la norme EN779:2012).

Ils ne laissent pas passer la lumière. Le maillage plus fin que les pré-filtres de type G (défini par la norme EN779:2002) permet la rétention des particules de 0,4 micron mais présentent les mêmes limites que tous les types de filtres, les micro-organismes ne sont pas détruits et restent viables.

Ils sont très largement utilisés dans tous les types de centrales de traitements d’air (CTA).

Les limites principales de cette technologie d’épuration sont le risque de contamination du réseau aéraulique (en cas de perçage du filtre) et du personnel de maintenance lors des opérations. Ces filtres nécessitent une maintenance très régulière.

Cette technologie ne traite pas les surfaces.

filtration (M5, F6 à F9)​
La filtration absolue (E10 à E12, H13/14, U15 à U17)

La filtration absolue
(E10 à E12, H13/14, U15 à U17)

La filtration absolue est une filtration encore plus fine dont l’efficacité est quasi-complète (< 99,98%). Cette technologie a le même inconvénient que toutes les techniques de filtration, elle retient captifs les micro-organismes intègres et exposent aux mêmes risques de contamination (M5, F6 à F9).

Elle génère des pertes de charge très élevées et ne traite pas non plus les surfaces. 

Le charbon actif

En fonction de la taille des pellets, le charbon actif est un équivalent des filtres de type M5; néanmoins, le principe d’épuration est un principe d’adsorption rapide d’une grande majorité de polluants. L’adsorption n’est pas complète et nécessite une grande quantité de charbon pour être efficace et présente l’inconvénient de générer de fortes pertes de charge et de se saturer relativement rapidement. Il peut être spécifiquement pré-imprégné pour une meilleure efficacité sur certains polluants.

Il présente l’avantage d’être bon marché.

filtration au charbon actif

Zéolite

Les zéolites sont des cristaux microporeux que l’on qualifient de tami moléculaire. Elles peuvent être d’origine naturelle ou synthétique et ont une capacité de rétention très importante bien que très spécifique. Les zéolites ont l’inconvénient d’être très coûteuses.

Les zéolites sont des cristaux formés d’un squelette microporeux d’aluminosilicate, le caractère cristallin du squelette implique que les porosités de la structure sont toutes de mêmes taille. Elles peuvent autoriser ou non le passage de molécules avec un pouvoir discriminant (meilleure spécificité que le charbon actif), c’est pourquoi on les qualifie
de tami moléculaire.

Elles peuvent être d’origine naturelle (ex: roche basaltique ou volcanique) ou synthétique (à base de silice et d’alumine). Elles sont utilisées dans la catalyse hétérogène.

Elles ont une capacité de rétention très importante, mais très spécifique.

Elles ont l’inconvénient d’être souvent très coûteuses, mais l’avantage de nécessiter moins de matière, donc de générer moins de pertes de charge.

Lampes UV

On distingue 3 grands types de lampes UV :

Seules les UVC sont germicides. Ce type de lampe nécessite des précautions d’usage toutes particulières en terme de sécurité puisque leurs rayonnements représentent un risque de brûlure grave des yeux et peuvent provoquer des cancers de la peau. 
Sauf exception, les lampes UV produisent de l’ozone.

Les longueurs d’ondes de l’ordre de 185 nm oxydent l’oxygène et produisent de l’ozone.

Seules les UVC sont germicides, en particulier celles qui produisent une longueur d’onde spécifique de 257 nm; les lampes UVC utilisées dans le réacteur tangentiel Ikibox ont la spécificité d’être composées de quartz et non de verre permettant de filtrer le spectre UVC pour ne laisser passer que la longueur d’onde de 257 nm.

Elles agissent par mécanisme de rupture des dimères (thymine et thymidine de l’ADN) pour aboutir à la destruction des micro-organismes.

Ce type de lampe nécessite des précautions d’usage toutes particulières en terme de sécurité.

En effet, leurs rayonnements représentent un risque de brûlure grave des yeux et peuvent provoquer des cancers de la peau (mélanomes).

Certaines de ces lampes peuvent être énergivores, dans ce cas la consommation électrique est restituée sous forme d’énergie calorifique. La technologie des lampes UVC utilisée seule nécessite un temps de contact pour obtenir une efficacité germicide totale.

Dans un système de traitement d’air, l’efficacité est partielle dans l’air comme sur les surfaces.

Lampe UV - purificateur d'air
Ozonation - Purificateur d'air

L’ozonation (hors présence humaine)

L’ozonation est un traitement chimique par oxydation, qui produit l’ozone. Elle est utilisée depuis longtemps pour stériliser en détruisant les micro-organismes pathogènes. Ce procédé est très efficace contre un certains nombres de polluants, toutefois son usage dans l’air doit impérativement être effectué hors présence humaine car extrêmement néfaste. 

L’ozonation est un traitement chimique par oxydation, on produit l’ozone en oxydant la molécule d’oxygène O2 en 03. Elle est utilisée depuis longtemps pour stériliser en détruisant les micro-organismes pathogènes.

Elle a l’avantage de permettre des actions complémentaires dans la destruction d’un grand nombre de micropolluants, dans l’amélioration des goûts, des odeurs et dans la destruction des couleurs.

L’ozone est une forme allotropique de l’oxygène. Sous forme gazeuse, elle est dangereuse dans l’air à partir de 0,1 ppm/m3 d’air. Son usage dans l’air doit impérativement être effectué hors présence humaine. C’est un oxydant très puissant qui est chimiquement instable dans tous les mélanges gazeux et liquides, ce qui provoque sa dissociation en oxygène.

L’Ozone agit sur de nombreux composés :

  • Destruction du cyanure et du phénols
  • Attaque les colorants organiques et naturels (acide humique, tanins, lignines)
  • Réagit de manière sélective avec les composés organiques contenus dans l’eau, il les transforment en matières plus faciles à décomposer par traitement biologique ultérieur.

On distingue 2 types de réaction :

  • Direct avec la molécule O3
  • Indirect du fait de l’action d’espèces secondaires comme les radicaux libres 

OH- formés par la décomposition de l’ozone au contact de l’eau.

Contrairement au chlore ou au dioxyde de chlore, l’ozone n’entraîne aucune formation d’haloformes; il a une action efficace et rapide, mais pas d’effet rémanent contrairement aux dérivés du chlore.

La ionisation

La ionisation est une action qui consiste à modifier les charges d’un atome ou d’une molécule afin qu’il ou elle devienne un ion négatif ou positif. 
Dans le cas du traitement de l’air, cette technologie permet de charger négativement les polluants afin de les alourdir. Ils déposent alors sur les surfaces. Cette technologie comporte des risques importants pour la santé des populations notamment par sa production importante d’ozone. 

L’ionisation est l’action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou à une molécule qui perd sa neutralité, il ou elle devient un ion positif ou négatif.

Ions négatifs :

Une très grande quantité d’ions négatifs sont créés naturellement dans la nature par l’action du rayonnement solaire, du vent dans les arbres, les gouttes d’eau dans une cascade crée des ions négatifs, ils purifient un peu l’air et donnent d’ailleurs une sensation de bien-être.

Ions positifs :

On les retrouve présents en grande quantité dans les environnements urbanisés.

les écrans d’ordinateurs, les photocopieurs par exemple, les salles climatisées, en produisent; ils accélèrent le rythme cardiaque et la pression sanguine, en général, ils peuvent induire une sensation d’étouffement, donnent de l’irritabilité, de la fatigue, des maux de tête, baisse de la concentration, du stress.

Les purificateurs d’air qui utilisent cette technologie, changent la polarité des particules, poussières et polluants présents, ils se chargent négativement et sont attirés par les parois des murs ou par le sol et se déposent.

Il est très difficile de produire une grande quantité d’ions négatifs sans produire d’ozone, cette technologie comporte des risques importants pour la santé des populations.

schéma du principe de ionisation pour le traitement de l'air

La photocatalyse

La photocatalyse est l’utilisation des propriétés oxydantes du titane activé avec la lumière pour oxyder et/ou minéraliser un grand nombre de polluants.

La photocatalyse est l’action d’une substance nommée “photocatalyseur” (semi-conducteur, le plus utilisé étant le titane) qui augmente sous l’action de la lumière, la vitesse d’une réaction chimique thermodynamiquement possible sans intervenir dans l’équation bilan de la réaction.

La photocatalyse repose sur l’absorption du dioxyde de titane, d’une radiation lumineuse d’énergie. Cette absorption d’énergie entraîne le passage d’électrons de la bande de valence vers la bande de conduction en créant des trous (H+) dans sa bande de valence.

Dans un échantillon de dioxyde de titane (TIO2) le temps de vie moyen d’un électron varie de la milliseconde à la nanoseconde.
C’est dans ce laps de temps très court que les réactions d’oxydo-réduction peuvent se produire.
Le TIO2 existe sous 3 formes cristallines :
Rutile (R), Anatase (A), Brookite (B).

Plus simplement, la photocatalyse est l’utilisation des propriétés oxydantes du titane activées avec la lumière pour oxyder et/ou minéraliser un grand nombre de polluants.

La forme la plus utilisée est l’aéroxyde (80% antase et 20% rutile).

La photocatalyse, ou catalyse hétérogène, bien mise en oeuvre est une technologie d’avenir pour traiter un grand nombre de polluants dans l’air et dans l’eau.

Elle peut traiter efficacement : les cyanures, les nitrites, les métaux et les polluants organiques (Microorganismes, COV, les pesticides, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les solvants chlorés, les polychloro-benzenes (PCB), les colorants, les composés
pharmaceutiques, les antibiotiques, les analgésiques, les stéroïdes,
les cyanotoxines…).


schéma explicatif de la photocatalyse
plasma froid - purificateurs d'air

Le plasma froid

Le plasma froid est obtenu en créant une décharge électrique dans un gaz à basse pression. Cette technologie crée par oxydation de l’ozone dans l’air qui doit être absorbée ou neutralisée pour ne pas représenter de danger pour les populations.

Le plasma froid est efficace contre les micro-organismes, mais son efficacité est très restreinte contre les polluants chimiques.

Un plasma est un gaz ionisé, c’est un dire dont les atomes ont perdu un ou plusieurs électrons, devenant ainsi des ions. Cette ionisation peut être obtenue en soumettant
le gaz à un fort chauffage ou un fort champs électrique.
Le plasma froid est obtenu en créant une décharge électrique dans un gaz à basse pression.

Ce plasma est un gaz froid peu supérieur à la température ambiante. Le plasma peut être utilisé pour fabriquer des micro ou nano objets pour la propulsion spatiale, l’éclairage basse consommation, la stérilisation, le traitement de l’eau et de l’air.

Seul le plasma froid est utilisé pour la décontamination de l’air ou de l’eau.

Cette technologie crée, par oxydation, de l’ozone dans l’air, qui doit être absorbé ou neutralisé pour ne pas représenter de danger pour les populations.

Le plasma froid est efficace contre les microorganismes, mais spectre très restreint contre les polluants chimiques, mais ne peut pas être mis en œuvre sur des traitements d’air au-delà de 2 000 m3 / heure.

Ikibox (réacteur tangentiel)

Le réacteur tangentiel® utilisé dans la technologie Ikibox combine plusieurs des technologies présentées ci-dessus et son innocuité a été validée par la norme AFNOR B44A.

Les épurateurs Ikibox sont prévus pour fonctionner en présence du vivant et/ou des denrées alimentaires. Ils sont adaptés pour des petits et grands volumes. 

Les agents contaminants (virus, bactéries, flores fongiques), allergènes, la plupart des composés gazeux, dont les principaux sont les composés organiques volatiles (COV) et les composés organiques azotés (NOX), sont oxydés par un procédé très puissant breveté.

Le réacteur tangentiel® utilisé dans la technologie Ikibox, combine plusieurs technologies.

La lampe à décharge de plasma permet de créer de l’ozone à très courte durée de vie pour amorcer le premier niveau d’oxydation qui est ensuite directement détruit par le réacteur de catalyse hétérogène.
Les agents contaminants (virus, bactéries, flores fongiques), allergènes, la plupart des composés gazeux, dont les principaux sont les composés organiques volatiles (COV) et les composés organiques azotés (NOX), sont oxydés par un procédé très puissant et breveté.

L’oxydation complète des microorganismes et des COV, produit du gaz carbonique (CO2) en faible proportion et de l’eau en quantité infinitésimale.

À titre indicatif, il faut 20 Ikibox 120 pour produire l’équivalent de gaz carbonique dégagé par une personne calme derrière son bureau pendant une journée complète.

L’innocuité de la technologie Ikibox a été validée par la norme AFNOR B44A.

Les épurateurs Ikibox sont prévus pour fonctionner en présence du vivant et/ou des denrées alimentaires. Ils sont adaptés pour des petits et grands volumes.

D’autres générations de réacteurs encore plus puissants sont actuellement en développement afin de répondre aux attentes des industriels.

La technologie a été développée pour réduire les opérations de maintenance à une fréquence bisannuelle (tous les 2 ans).

solution innovante de purification de l'air

Tableau comparatif et récapitulatif

comparatif des technologies de traitement de l'air