Nanoparticules

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• • • Filtration :

 

La filtration résulte d’interactions complexes d'un médias médias fibreux (filtres constitués de fibres synthétiques, métalliques ou naturelles) mis en contact avec un aérosol.

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NB : Nous désignons ici par le terme aérosol, non pas l'emballage permettant, à l'aide d'un gaz sous pression, de projeter un liquide sous forme de très fines particules (laque par exemple) ou sous de gel, crème, sirop (utilisé également en milieu médical) ; mais plutôt la dispersion de particules très fines en elles même, issues d'un liquide, d'une solution ou d'un solide contenues dans un gaz.

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Performances évolutives et colmatage :

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On suppose bien souvent que la filtration dans les aérosols est efficace grâce à un tamis possédant des pores inférieurs à la dimension des particules. Or, ceci est bien plus complexe, surtout en absence de champ de forces (zone où se manifeste un système de forces, magnétiques, électriques...). En ne tenant pas compte de la gravité, la capture de particules peut se faire par :

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• Interception directe : la particule suit une ligne de courant aux abords d'une fibre. Lorsque la particule s'approche trop près de la fibre (à une distance inférieure à son diamètre), elle est interceptée par cette dernière.

• Inertie :  une particule lourde ne peut pas suivre la ligne de courant contournant la fibre, n'aillant pas d'autres choix que de s'impacter dans cette dernière. 

• Diffusion : pour les particules <100 nm, leur masse est suffisamment légère pour dévier leur trajectoire sous l'influence du mouvement brownien (où aucune autre interaction envisagée excepté les chocs avec de plus petites molécules). Les particules se retrouvent donc confrontées à la fibre.

 

Dans le domaine des nanoparticules, on privilégie la capture dite par diffusion. Quelque soit la méthode de démonstration, il en résulte que pour chacune d'entre elles, plus les particules sont de petite taille, plus la capture par le filtre est efficace. En 1991, Wang et Kasper ajoutent à cette loi, la théorie du rebond thermique des particules à la surface du médiat. Ils considèrent que l'adhésion entre la particule et la fibre n'est pas égale à 1, dépendant ainsi de la taille et de l'énergie cinétique engendrée.

 

Dans le cas général, une augmentation de l’efficacité des filtres à fibres augmente lorsque la taille des particules diminue. Ceci s'avère être totalement juste jusqu’à ce que la limite de détection des appareils soient atteint c'est à dire, 1 nm.

Toutefois, en ce qui concerne la démonstration pour les particules nanométriques, on constate que l’efficacité de filtration diminue lorsque la vitesse de filtration augmente.

 

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Plus qu'une théorie, ceci deviendra par la suite une loi, remodelant ainsi le système en démontrant que pour les particules <10 nm, l'efficacité du filtre en est moindre. Cette expérience sera assurée par la suite grâce aux travaux de recherche de Ichistubo puis Otani sur des particules <2 nm.

Maintes démonstrations plus tard et de nombreuses controverses concernant des conditions d'experiences pouvant fausser les résultats, quelques scientifiques assurent une autre théorie. Nous arrivons en 2005 avec l'étude de Heim sur l'efficacité de la filtration qui serait croissante jusqu'à 2,5 nm (particules de NaCl) sur différents médiats. A ce jour, aucune remise en question du sujet n'a été publié mais l'INRS reste sur l'hypothèse que la filtration des NPs ne représente pas un problème de taille lorsqu'elles sont supérieures à 4 nm mais résulte plutôt de la nature du couple fibre/particule et la taille limite de transition entre adsorption gazeuse et transition particulaire.

 

Il est de ce fait difficile pour un filtre de connaître son efficacité exacte. Et tenant compte d'une demande de plus en plus pressante des industriels à ce sujet, l'INRS s'est alors engagée en 2004, dans leur propre étude. L'organisme a alors tenté de mettre en évidence la baisse ou la non efficacité des filtres à fibre dans le laisser passer des nanoparticules.

 

C'est en évaluant les trois aspects cité plus haut que nous pouvons conclure sur l'efficacité d'un filtre à retenir les nanoparticules. Ce sont par ailleurs sur des particules mesurant entre 100 et 500 nm, considérées comme les plus pénétrantes, qu'est évaluée l'efficacité des filtres à air à très haute efficacité (HEPA - norme EN 1822). Le classement les filtres à particules des appareils de protection respiratoire se divise en trois catégories qui sont P1, P2, P3.

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• • • Ventilation :

 

Afin de maintenir la plus basse concentration en nonoparticules dans une zone de travail, la ventillation joue le rôle de barrière entre l'opérateur et son environnement contaminé.

L'assainissement de l'air peut se faire de facon générale ou simplement locale comme dans une sorbonne en laboratoire et constitue un moyen assez couteux et toutefois efficace.

La ventilation utilisée en IAA doit être adaptée aux nanoparticules et par ailleurs être doté de performance de captage égale avec un système de retient des particules. On retrouve des ventilations basées sur un système clos, de captage localisé, doté d'enceintes en dépression ou le local lui même en dépression.

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En terme de réglementation et mesure de la qualité des installations, un dossier d'installation doit en tout premier lieu être effectué. La ventilation doit être conforme aux normes de sécurité en vigueur et les renseignements concernant sa mise à jour tenue tout au long de sa durée de vie. En ce qui concerne la vérification des installations de dépoussiérage, obligatoire depuis le 7 mars 2008 (décret n° 2008-244), elle doit être réalisée selon un organisme agréé au moins une fois par an.

Une liste du personnel exposé ainsi qu'une fiche individuelle d’exposition aux NPs renseignée chaque jour pour chaque employé concerné, doit être tenu à jour et par salarié et entretenue avec la médecine du Travail.

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L’air chargé en NPs doit subir un traitement par filtration avant d'être rejeté dans l’atmosphère extérieure. Idem pour les réseaux de ventilation centralisés.