Le charbon actif et son rôle dans la filtration de l'air

Les humains utilisent du charbon de bois pour filtrer l’eau et l’air depuis des milliers d’années afin de nettoyer ces éléments des composants nocifs. Cependant, il présente une multitude d’autres avantages en matière de filtration, notamment une grande capacité à éliminer les impuretés de l’air. Qu'est-ce que le charbon actif et comment ça marche ? Continuez à lire pour en savoir plus.

Qu'est-ce que le charbon de bois ?

Ce terme fait référence aux restes d'une combustion incomplète. Lorsque le bois est brûlé, le matériau facilement combustible à l’intérieur du bois brûle et, s’il n’y a pas suffisamment d’oxygène ou de chaleur, il restera du charbon noir suite à la combustion¹. 

Histoire de la filtration au charbon actif pour l'eau et l'air

L’histoire nous dit que la filtration au charbon a probablement été utilisée pour la première fois à des fins de filtration par les anciens Égyptiens. Ils l’ont utilisé comme méthode pour éliminer les odeurs causées par des infections en milieu médical. Plus tard, entre le XVIe et le XVIIIe siècle, les marins stockaient l'eau potable dans des tonneaux carbonisés à l'intérieur pour la garder propre en la protégeant des impuretés.

Un autre exemple d’utilisation historique du charbon remonte à la Première Guerre mondiale : les masques à gaz étaient dotés de filtres à air au charbon pour éviter aux soldats d’inhaler les gaz mortels utilisés par les forces adverses. Constatant que ces filtres n'étaient utilisés que contre certaines toxines, mais pas contre toutes, le processus d'activation a été appliqué et utilisé pendant la Seconde Guerre mondiale, conduisant finalement au développement de filtres à charbon actif modernes pour l'air et l'eau¹. 

De nos jours, les filtres à charbon actif se trouvent couramment dans les filtres à eau du robinet, les filtres à cigarettes, les aquariums, les abris antiatomiques et, bien sûr, les filtres à air (pour n'en nommer que quelques-uns).

Qu'est-ce que le charbon actif et comment ça marche ?

Définition

Le charbon actif est du charbon qui a été traité pour avoir des pores de faible volume, ceux-ci sont utilisés pour éliminer les impuretés des liquides et piéger les contaminants de l'air.

Le but du charbon actif est d’augmenter sa surface, améliorant ainsi ses propriétés de filtration et sa capacité à piéger les molécules de gaz. Ce processus s'effectue physiquement ou chimiquement, souvent par injection d'air chaud, de dioxyde de carbone ou de vapeur. Puisque le carbone est un matériau calciné avec une structure déjà poreuse, l’activation crée un réseau de minuscules pores à l’intérieur du charbon, ce qui résulte à un charbon actif qui contient des centaines de mètres carrés de surface interne par gramme¹! Le diamètre des pores est déterminé par la température et l'humidité ambiantes, ainsi que par le matériau utilisé.

L'importance des coques de noix de coco

De nombreux types de matériaux naturels (biomasse) peuvent être utilisés pour produire du charbon actif. Ces matériaux vont des coques de café à la paille de riz ou de blé en passant par les épis de maïs. La forme de biomasse la plus efficace utilisée pour fabriquer du charbon actif dans le cadre de la filtration sur charbon est la coque de noix de coco. Les coques de noix de coco créent des pores < 2 nanomètres, ou encore des micropores. Le bois crée des pores de plus de 50 nanomètres. Bien que les pores aient toujours des tailles variables, pour la purification de l’air, des pores mesurant 1 à 2 nanomètres sont idéaux².

Dans certaines régions du monde, le gaspillage de coques de noix de coco provenant de la transformation de la noix de coco est exorbitant. Utiliser des coques de noix de coco à des fins de filtration revient donc à recycler un matériau généralement gaspillé pour créer un produit de grande valeur³.

En raison de la répartition, de la taille, de la surface et du volume optimaux des pores, une étude de 2022 a déterminé que les coques de noix de coco constituent un excellent matériau pour une utilisation comme la filtration de l’air et de l’eau grâce au charbon. Ils produisent également moins de poussière et de particules fines lors du traitement que le bois ou le carbone³.

Comment ça fonctionne

Utilisation d'un processus appelé adsorption (remarque : à ne pas confondre avec absorption). Au cours du processus d’adsorption, les particules polluantes en suspension dans l’air sont attirées par la molécule de carbone, puis adhèrent à l’extérieur de celle-ci. . Une fois le charbon activé, l’augmentation de la surface crée plus d’espace sur lequel les polluants peuvent adhérer, également appelé « lit », par adsorption. La plus grande quantité de pores de faible volume permet au charbon actif d’effectuer davantage de réactions chimiques et de piéger davantage de polluants.

• Quelle est la différence entre « adsorption » et « absorption » ? Avec « l’adsorption », les ions ou les molécules adhèrent à un adsorbant (dans ce cas, des molécules de carbone). Avec « absorption », des ions ou des molécules pénètrent à l’intérieur d’un absorbant⁴.

Au fil du temps, le lit se sature de produits chimiques organiques (gaz et polluants gazeux), rendant impossible la capture de davantage de polluants et le rendant inefficace. Il n'est pas toujours possible de savoir quand votre filtre à charbon actif est saturé ; Parfois, il peut dégager une odeur, parfois non. C’est pourquoi il est si important de changer les filtres à charbon actif à intervalles réguliers selon les instructions du fabricant.

Quels sont les avantages d'un filtre à charbon actif ?

Le charbon actif peut être particulièrement utile pour filtrer les composés organiques volatils (COV) et les odeurs afin d'améliorer la qualité de l'air intérieur.

Composés organiques volatils (COV)

Les COV sont une forme de pollution chimique gazeuse rejetée dans l’air, généralement par des moyens anthropiques. Les produits du quotidien comme les peintures, les solvants, les nouveaux meubles, les activités de bricolage et la fumée de cigarette émettent une quantité importante de COV nocifs et de gaz toxiques. Les parfums et les sprays désinfectants contiennent également des COV gazeux, tout comme la fameuse odeur de voiture neuve. Les niveaux de COV sont en moyenne 2 à 5 fois plus élevés à l’intérieur qu’à l’extérieur (mais parfois jusqu’à 100 fois plus élevés !).

Certains COV sont des cancérigènes connus et on les retrouve dans les produits du quotidien. Trois COV cancérigènes présents dans la vie quotidienne sont le formaldéhyde, le benzène et le toluène.

• Le formaldéhyde est un gaz,qui se trouve dans la fumée de cigarette, la fumée des incendies de forêt et les émissions des véhicules. Mais on le retrouve également dans les meubles neufs : les meubles neufs peuvent émettre du formaldéhyde jusqu'à une durée de deux ans ! Les effets cancérigènes du formaldéhyde ont été étudiés de manière approfondie depuis plus de 30 ans. L'exposition au formaldéhyde est connue pour son danger pour l'homme⁵.
• Le benzène est un produit chimique volatil utilisé dans les processus industriels pour fabriquer de la peinture, de l'essence, des détergents, des pesticides, des colorants, etc. Des études scientifiques sur des animaux de laboratoire indiquent clairement que le benzène est un « cancérigène expérimental »⁶. 
• Le toluène est un sous-produit du pétrole brut, généralement ajouté à l'essence et au carburant des véhicules. Il est également utilisé comme solvant dans les produits de beauté et de bricolage comme les vernis à ongles, les peintures et les colles. Il s'est révélé cancérigène chez les animaux de laboratoire⁶.

Mauvaises odeurs

Les odeurs ont un impact sur la qualité de l’air intérieur et la qualité de vie. Les odeurs désagréables rejetées dans l’air sont également efficacement éliminées par les filtres à air à charbon actif. Il convient de noter que de nombreux purificateurs d’air qui éliminent les particules polluantes en suspension dans l’air ne combattent pas les odeurs. C'est pourquoi il est important que votre appareil contienne un filtre à charbon actif pour lutter contre les odeurs à l'intérieur. Certaines odeurs éliminées grâce à un charbon actif sont les odeurs de cuisine, les odeurs d'animaux, les odeurs causées par la moisissure et les odeurs causées par la fumée de cigarette et de tabac.

Fumée de tabac

La fumée du tabac contient une quantité impressionnante de produits chimiques – plus de 7 000 ! Une étude de 2022 a identifié 97 composés organiques volatils différents libérés par les produits du tabac chauffés. La Food and Drug Administration (FDA) a identifié 93 de ces COV comme nocifs et potentiellement nocifs pour la santé (dont le formaldéhyde et le benzène)⁷. De plus, bien qu’elles produisent moins que les cigarettes traditionnelles, les e-cigarettes sont également productrices de COV, l’étude ayant identifié 18 COV dans les aérosols issus du vapotage⁸. Un purificateur d’air équipé d’un filtre à air à charbon actif dans le cadre de son processus de filtration aide à lutter contre la fumée de cigarette secondaire et tertiaire.

Comment choisir un purificateur d'air avec un filtre à charbon actif

De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de vos recherches pour un purificateur d’air. Quelques-uns à considérer sont :

Assurez-vous qu'il y a suffisamment de charbon dans votre filtre à air à charbon actif

Certains filtres à charbon n'utilisent que des traces de charbon actif. Généralement, plus on utilise de charbon, plus il y a de l’espace disponible sur lequel les polluants peuvent adhérer et plus le filtre à charbon actif est efficace. Eoleaf utilise les quantités de charbon suivantes dans nos filtres à charbon actif :

• AEROPRO 150 : 1280 grammes
• AEROPRO 100 : 640 grammes
• AEROPRO 40 : 400 grammes
• Pure CAR : 30 grammes

Performance

Vérifiez le « débit d’air pur » (CADR) et les « changements d’air par heure » (ACH) de votre appareil avant d’effectuer votre achat. Le taux CADR d'un appareil vous indique le volume d'air pur diffusé par heure et permet de savoir quel volume d'air, et donc quelle taille de pièce, peut être traité efficacement par l'appareil pour améliorer la qualité de l'air. Plus le taux CADR est élevé, mieux c’est !

• ACH est la fréquence horaire à laquelle l’air d’une pièce est renouvelé avec de l’air purifié. Le Center for Disease Control (CDC) recommande une valeur ACH minimale de 5 (ce qui signifie que l'air est remplacé 5 fois par heure).

Taille de la chambre

Quelle est la taille de la pièce dont vous souhaitez filtrer l’air ? Les purificateurs d'air sont conçus pour filtrer l'air dans des pièces d'une taille maximale, alors assurez-vous que votre appareil est correctement dimensionné pour votre maison et votre espace.

Technologies de filtration

Chez Eoleaf, nous vous recommandons d'investir dans un purificateur d'air qui contient plus d'une technologie de filtration. Lors de l’achat d’un purificateur d’air, pour des bienfaits optimaux sur la santé, pourquoi ne pas investir dans un appareil capable d’éliminer tous les types de particules polluantes en suspension dans l’air présentes à l’intérieur ? C'est pourquoi nos appareils offrent 8 technologies différentes dans un seul appareil, dont un filtre à charbon actif et un filtre certifié HEPA. Nos appareils luttent contre les germes (virus et bactéries), les allergènes (poussières et acariens, poils et squames d'animaux, pollen, moisissures et leurs spores) et la pollution aux particules fines (PM10, PM2.5, PM0.1).

• Il est à noter que les filtres HEPA certifiés garantissent la filtration de 99,97 % des particules polluantes de l'air présentes à l'intérieur jusqu'à une taille de 0,01 micron. Les filtres HEPA décrits comme « de type HEPA », bien que moins chers, ne sont pas soumis aux mêmes tests tiers que les filtres HEPA certifiés, et il n'est pas garanti qu'ils filtrent la même quantité de polluants. Les filtres certifiés HEPA sont considérés comme la référence en matière de filtration et sont essentiels pour éliminer les particules fines polluantes en suspension dans l'air de votre air respirable.

Budget

L'achat d'un purificateur d'air pour votre maison ou votre bureau est un investissement dans votre santé à court et à long terme. C’est pourquoi il est important de bien comprendre ce qu’implique le budget d’un purificateur d’air. Le budget d'un purificateur d'air comprend trois parties : 1) le coût initial de l'appareil, 2) les coûts de maintenance comme le remplacement des filtres et 3) les coûts énergétiques associés à l'utilisation de votre appareil. Recherchez un appareil contenant plusieurs technologies de filtration, un appareil qui nécessite des changements de filtre peu fréquents (les appareils de haute qualité d'Eoleaf ne nécessitent que des changements de filtre annuels, moins que la norme de l'industrie) et un appareil économe en énergie.

Equipez votre maison et votre bureau d'un purificateur d'air Eoleaf

Nous travaillons dur pour vous offrir uniquement les technologies les plus avancées sur le marché actuel, vous permettant de bénéficier des meilleurs appareils de filtration disponibles. Commencez à respirer un air plus pur avec un purificateur d’air Eoleaf dès aujourd’hui.

For more information on how to choose an air purifier, refer to our in-depth Buying Guide. Also, feel free to reach out to our team of air purification experts for any and all of your questions.

Pour plus d'informations sur la façon de choisir un purificateur d'air, reportez-vous à notre Guide d'achat détaillé. N'hésitez pas également à contacter notre équipe d'experts en purification de l'air pour toutes vos questions.

Questions fréquemment posées

A quelle fréquence faut-il remplacer les filtres à charbon actif des purificateurs d'air ?

Cette réponse dépend de votre modèle de purificateur d’air. Il est toujours recommandé de suivre les recommandations du fabricant concernant le changement des filtres. Le filtre à charbon actif d'Eoleaf se retrouve au sein de nos blocs filtrants qui contiennent 8 technologies de filtration différentes. Cela facilite le remplacement des filtres : remplacez simplement le bloc entier une fois par an.

Quels sont les facteurs qui influencent la durée de vie d'un filtre à charbon actif ?

La longévité des filtres à air est déterminée par la quantité d'utilisation et les facteurs environnementaux. Les purificateurs d’air utilisés plus souvent nécessiteront des changements de filtre plus fréquents. La meilleure façon de prolonger la longévité de vos filtres est d’en prendre bien soin ! Pour ce faire, vous pouvez remplacer régulièrement le filtre et éviter les changements de température et les niveaux d'humidité élevés, qui peuvent tous deux endommager les fibres de votre filtre. De plus, l’achat d’un appareil de haute qualité et durable est un excellent moyen de garantir que vous obtenez également des filtres de haute qualité.

Comment les filtres à charbon actif se comparent-ils aux autres technologies de filtration de l'air, telles que les filtres HEPA ?

Les filtres à charbon actif sont l'une des technologies essentielles qui devraient être contenues dans tous les purificateurs d'air de qualité. Le charbon actif est l’une des méthodes les plus efficaces pour éliminer la pollution chimique (comme les composés organiques volatils ou COV) et les mauvaises odeurs de l’air intérieur. Les filtres certifiés HEPA, quant à eux, constituent également une technologie de filtration de l’air essentielle et ciblent les allergènes et la pollution aux particules fines (PM10, PM2.5 et PM0.1). Aucun de ces filtres ne remplit les fonctions de l’autre, il est donc fortement recommandé d’acheter un appareil équipé des deux pour une filtration complète de l’air.

Les filtres à charbon actif peuvent-ils être utilisés dans les systèmes de filtration d'air résidentiels et commerciaux ?

Oui ! La considération la plus importante à garder à l’esprit est de vous assurer que votre appareil est correctement dimensionné pour votre espace. Eoleaf vend des appareils qui accueillent des espaces de toutes tailles, du studio (pour lequel l'AEROPRO 40 est idéal) aux espaces commerciaux plus grands (pour lesquels l'AEROPRO 150 est le mieux adapté).

Y a-t-il des risques pour la santé liés à l'utilisation des filtres à air à charbon actif ?

Utiliser des filtres à air à charbon actif est un moyen totalement sûr de lutter contre la pollution chimique (COV) et les mauvaises odeurs dans votre espace intérieur. Les seuls risques pour la santé associés à l’utilisation d’un purificateur d’air résultent d’un entretien et d’un entretien inappropriés. L'utilisation d'un appareil dont le filtre n'est pas changé régulièrement peut entraîner le rejet de polluants dans votre air intérieur, entraînant des dangers potentiels pour votre santé. C'est pourquoi Eoleaf ne saurait trop insister sur l'importance de changer vos filtres chaque année.

Sources

¹ Myers, P. D. (31 janvier 2018). Filtres à air à charbon actif : comment fonctionnent-ils ? Molekule Blog. Disponible sur https://molekule.com/blog/activated-carbon-air-filter/ 

² National Research Council (US) Safe Drinking Water Committee. Eau potable et santé : Volume 2. Washington (DC): National Academies Press (US); 1980. IV, une évaluation du charbon actif pour le traitement de l'eau potable. Disponible sur https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK234593/ 

³ Sujiono, E. H., Zabrian, D., Zurnansyah, Mulyati, Zharvan, V., Samnur, & Humairah, N. A. (2022). Fabrication et caractérisation de charbon actif de coque de noix de coco à l'aide d'une activation chimique variable pour une application de traitement des eaux usées. Results in Chemistry, 4, 100291. doi:10.1016/j.rechem.2022.100291

⁴ Maximoff, S. N., Mittal, R., Kaushik, A., & Dhau, J. S. (2022). Évaluation des performances des absorbants au charbon actif pour la purification de l'air intérieur lors d'événements normaux et d'incendies de forêt. Chemosphere, 304, 135314. doi:10.1016/j.chemosphere.2022.135314

⁵ Swenberg JA, Moeller BC, Lu K, Rager JE, Fry RC, Starr TB. Recherche sur la cancérogénicité du formaldéhyde : 30 ans et plus pour le mode d'action, l'épidémiologie et l'évaluation des risques de cancer. Toxicol Pathol. 2013 Feb;41(2):181-9. doi: 10.1177/0192623312466459. Epub 2012 Nov 16. PMID: 23160431; PMCID: PMC3893912.

⁶ McMichael AJ. Cancérogénicité du benzène, du toluène et du xylène : preuves épidémiologiques et expérimentales. IARC Sci Publ. 1988;(85):3-18. PMID: 3053447. 

⁷ Lim, D.-H., Son, Y.-S., Kim, Y.-H., Kukkar, D., & Kim, K.-H. (2022). Composés organiques volatils libérés dans la fumée principale des cigarettes à capsules aromatiques. Environmental Research, 209, 112866. doi:10.1016/j.envres.2022.112866

⁸ Lu F, Yu M, Chen C, Liu L, Zhao P, Shen B, Sun R. Les émissions de COV et de CO provenant des produits du tabac chauffés, des cigarettes électroniques et des cigarettes conventionnelles, et leurs risques pour la santé. Toxics. 2021 Dec 28;10(1):8. doi: 10.3390/toxics10010008. PMID: 35051050; PMCID: PMC8781168.