Tout savoir sur la photocatalyse

La photocatalyse est une technologie de dépollution utilisée dans une variété de domaines, notamment pour le traitement de l'air, de l'eau, et dans diverses applications au sein du monde industriel. C'est une méthode très efficace pour éliminer les polluants atmosphériques de notre air respirable, en particulier les composés organiques volatils (COV). Qu'est-ce que la photocatalyse exactement ? Comment est-ce que ça marche? Réponses dans notre article ci-dessous.

Qu'est-ce que la photocatalyse ?

La photocatalyse, également appelée dégradation photocatalytique, est une réaction chimique accélérée par la lumière. C’est d’ailleurs ce que dit l'étymologie du mot : 'photo' signifiant 'lumière', et 'catalyse' signifiant 'dissolution'. Un catalyseur provoque ou accélère une réaction chimique.

Le principe de la photocatalyse

La photocatalyse est une réaction redox (réduction-oxydation) par laquelle un semi-conducteur (par exemple de l’oxyde de titane, ou TiO2, le catalyseur) est activé grâce à la lumière (rayons UV). Cette réaction permet la décomposition et la dégradation des polluants par l'utilisation de rayons lumineux projetés sur un catalyseur (photocatalyseur plus précisément). Le processus produit de l'eau et du dioxyde de carbone.

La photocatalyse en pratique : ça marche dans un purificateur d'air ?

Un dispositif de purification d'air qui contient des technologies de photocatalyse utilise une technologie d'oxydation photocatalytique pour purifier l'air intérieur.

Au centre du purificateur d'air se trouve une lampe qui émet des rayons UV. Ces rayons viennent frapper la couche interne du filtre multicouche qui est en TiO2, un photocatalyseur.

Lorsque le TiO2 et la lumière UV se combinent, une réaction se produit entre l'oxygène et l'eau présents dans l'air, générant des radicaux libres (également appelés "oxygène actif"). Ces radicaux libres sont très dépolluants et détruisent les polluants atmosphériques. Ce procédé est utile contre tous les types de polluants mais est particulièrement utile contre les COV. L'air purifié est ensuite recirculé dans la pièce.

Voici une explication plus technique pour les mordus de physique-chimie :

• Le TiO2, un catalyseur, libère des électrons lorsqu'il est énérgisé par les rayons UV.
• Ces électrons interagissent ensuite avec les molécules d'eau (H2O) présentes dans l'air.
• Les molécules d'eau se décomposent alors en radicaux hydroxyles (OH).
• Les radicaux hydroxyles attaquent alors les plus gros polluants organiques (à base de carbone) en rompant leurs liaisons chimiques, les convertissant en une molécule inoffensive (comme le CO2 et l'eau)².

Les professionnels ont tendance à faire preuve de prudence lorsqu'ils en parlent car les “radicaux libres” est un terme connoté qui fait peur. Les radicaux libres naturellement présents dans l’air peuvent endommager la peau, et c’est pourquoi les experts de la santé nous recommandent de régulièrement consommer des ingrédients contenant des antioxydants, car ces molécules luttent pour nous protéger des dommages causés par les radicaux libres. Mais c'est justement la forte réactivité de ces molécules qui leur permet aussi de lutter aussi efficacement contre la pollution atmosphérique. Heureusement, dans le cas de la photocatalyse, tout se passe à l'intérieur de l'appareil, nous protégeant ainsi complètement de tout danger.

En l'absence de pollution chimique, les radicaux libres se recombinent simplement. Leur grande réactivité avec les molécules environnantes assure une durée de vie très courte. Le schéma ci-dessous montre le processus de photocatalyse un peu plus en détail (avec le TiO2 comme photocatalyseur).

Source ¹

Quels types de pollution sont ciblés par la photocatalyse ?

En tant que technologie de dépollution, la photocatalyse n'est pas une méthode de filtration. Il s'agit plutôt d'une réaction particulièrement efficace contre la pollution chimique et les polluants gazeux, communément appelés COV. Bien que les COV puissent être trouvés dans la nature, ils sont le plus souvent d'origine humaine et sont toxiques. Sous-produit courant des activités industrielles, les COV sont émis par divers produits tels que les solvants, les produits de nettoyage, les aérosols, les produits cosmétiques et la peinture.

Certains des COV les plus notables qui sont éliminés par la photocatalyse sont les oxydes d'azote, le dioxyde de carbone (CO2), le monoxyde de carbone (CO), le formaldéhyde, l'éthanol, le butane, le toluène, le benzène et l'acétone.

Des études scientifiques récentes ont présenté des résultats qui démontrent l'efficacité de la photocatalyse dans la lutte contre les polluants atmosphériques :

• La photocatalyse, même lorsqu'elle est utilisée à faible intensité avec l'utilisation de TiO2 comme photocatalyseur, permet de réduire la force virale de la grippe et sa propagation³
• Les technologies photocatalytiques à base de films de TiO2 permettent d'accélérer la décomposition des bactéries E. coli et du virus de l'herpès simplex, ainsi que d’autres matières organiques⁴
• La photocatalyse a été déclarée « méthode de dépollution respectueuse de l'environnement qui imite le processus de la nature et a un grand potentiel pour être développée en tant que technologie clé pour la purification de l'air et la dégradation de la pollution de l'air^5,7
• Avec la nécessité de trouver des solutions aux dangers de la pollution de l'air pour la santé humaine, l'avenir est prometteur pour l'utilisation de la photocatalyse comme méthode de photodégradation des contaminants chimiques et de photodésinfection des agents pathogènes⁶

Les avantages de la technologie de photocatalyse Eoleaf

La photocatalyse est une méthode efficace pour éliminer les polluants atmosphériques dans n'importe quel environnement, qu'il s'agisse de maisons individuelles ou d'immeubles de bureaux. La photocatalyse ne nécessite l'utilisation d'aucun produit chimique ou énergie externe : simplement la lumière de la lampe UV intégrée et un catalyseur.

Environnements domestiques

Ce qui rend la photocatalyse si intéressante comme technologie de dépollution, c'est qu'elle ne se contente pas de piéger les polluants, comme un filtre le ferati. Lorsque un filtre piège les polluants, ils ne permettent pas de les faire disparaître : ils doivent encore être détruits d'une manière ou d'une autre !

Pour sa part, la photocatalyse transforme complètement les polluants chimiques dangereux en substances qui ne peuvent pas nous nuire. Elles sont alors éradiquées ou entièrement détruites².

La photocatalyse permet notamment de lutter contre les COV, les moisissures et leurs spores, et les germes (bactéries et virus) en suspension dans l'air.

Environnements professionnels

Dans un environnement de bureau, l'air pur peut offrir plusieurs avantages.

Les purificateurs d'air de haute qualité contenant des filtres à air photocatalytiques peuvent considérablement améliorer la qualité de l'air. Ils détruisent les particules de pollution de l'air qui peuvent entraîner des maladies chez les travailleurs (y compris des virus comme le COVID-19 et ses variantes). Cela peut réduire la nécessité pour les employés de prendre des congés de maladie et augmenter leur productivité.

Une mauvaise qualité de l'air intérieur peut entraîner des symptômes inconfortables et gênants comme des maux de tête, des étourdissements et des difficultés respiratoires. Elle peut également aggraver des conditions existantes, en particulier l'asthme (déclenchant des crises d'asthme), la maladie pulmonaire obstructive chronique (BPCO) et les maladies cardiaques. La pollution de l'air intérieur entraîne également une aggravation des symptômes d'allergie, de la fatigue et a un impact sur la santé mentale.

L’avantage Eoleaf

Lorsque les technologies de photocatalyse sont combinées avec d'autres technologies au sein d’un même appareil, cela donne un appareil capable de combattre tous les polluants atmosphériques présents dans notre air intérieur. C'est pourquoi les produits Eoleaf sont équipés d'un filtre innovant et unique contenant 8 technologies de filtration différentes qui fonctionnent ensemble pour vous offrir les meilleures capacités de filtration de l'air sur le marché.

Nos appareils vous permettent de lutter contre les COV et la pollution chimique, la pollution biologique, les allergènes, les germes, et la pollution aux particules fines (particules ou PM). Nos purificateurs d'air peuvent également lutter contre les odeurs désagréables dans votre maison ou votre bureau grâce à nos filtres à charbon actif !

Enfin, il est important de souligner que notre technologie de photocatalyse n'émet pas d'ozone. En effet, la photocatalyse permet de détruire l'ozone présent dans l'air et même d'empêcher la formation d'ozone en dégradant ses précurseurs (oxydes et autres gaz).

Sources

¹ Samson, I. (n.d.). Intégration des principes biomimétiques comme outil de conception de bâtiments durables dans un centre commercial de l'État de Lagos. Federal University of Technology Minna. https://www.researchgate.net/publication/339281465_INTEGRATION_OF_BIOMIMETIC_PRINCIPLES_AS_A_TOOL_FOR_SUSTAINABLE_BUILDING_DESIGN_IN_SHOPPING_MALL_IN_LAGOS_STATE 

² Woodford, C. (5 septembre 2022). Comment fonctionnent les purificateurs d’air photocatalytiques ?. Explain that Stuff. https://www.explainthatstuff.com/how-photocatalytic-air-purifiers-work.html 

³ Nakano R, Ishiguro H, Yao Y, Kajioka J, Fujishima A, Sunada K, Minoshima M, Hashimoto K, Kubota Y. Inactivation photocatalytique du virus de la grippe par une couche mince de dioxyde de titane. Photochem Photobiol Sci. 2012 Aug;11(8):1293-8. doi: 10.1039/c2pp05414k. Epub 2012 May 14. PMID: 22580561.

⁴ Hajkova, P., Spatenka, P., Horsky, J., Horska, I., & Kolouch, A. (2007). Effet photocatalytique des films TiO2 sur les virus et les bactéries. Plasma Processes and Polymers, 4(S1). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ppap.200731007 

⁵ He, F., Jeon, W. & Choi, W. Purification de l'air photocatalytique imitant le processus d'auto-nettoyage de l'atmosphère. Nat Commun 12, 2528 (2021). https://www.nature.com/articles/s41467-021-22839-0 

⁶ Ren, H., Koshy, P., Chen, W.-F., Qi, S., & Sorrell, C. C. (2017a). Matériaux et technologies photocatalytiques pour la purification de l'air. Journal of Hazardous Materials, 325, 340–366. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389416307968?via%3Dihub 

⁷ Sharma, S., Kumar, R., Raizada, P., Ahamad, T., Alshehri, S. M., Nguyen, V.-H., Thakur, S., Nguyen, C. C., Kim, S. Y., Le, Q. V., & Singh, P. (2022). Un aperçu des progrès récents en matière de purification photocatalytique de l'air : photocatalyse à base de métal et sans métal. Environmental Research, 214, 113995. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013935122013226