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Traitements de l'air

Durant ces dernières décennies, la pollution de l’air est devenue une préoccupation importante des personnes. Beaucoup de maladies, tels que l’asthme, sont le résultat d’une qualité médiocre de l’air. Ainsi, la pollution atmosphérique prend différentes formes:

  • Les NOx
Ils comprennent essentiellement le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2). Ils résultent de la combinaison de l'azote et de l'oxygène de l'air à haute température. Environ 95 % de ces oxydes sont la conséquence de l'utilisation de combustibles fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel). Le trafic routier (59 %) en est la source principale. Ils participent à la formation des retombées acides. Sous l'action de la lumière ils contribuent à la formation d'ozone troposphérique. Le dioxyde d'azote (NO2) est un gaz irritant pour les bronches. Chez les asthmatiques, il augmente la fréquence et la gravité des crises. Chez l'enfant, il favorise les infections pulmonaires.

  • Les SOx
C'est le principal composant de la pollution "acide". Malgré une diminution de 60 % en France entre 1980 et 1990, due essentiellement à la réduction de la production électrique par les centrales thermiques, le SO2 provient à plus de 85 % de l'utilisation des combustibles contenant du soufre (fuel et charbon). Il entraîne une inflammation des bronches avec un spasme qui provoque une altération de la fonction respiratoire et des symptômes (toux, essoufflement, etc). Il est associé à une fréquence accrue des hospitalisations pour maladies respiratoires et cardiaques.

  • Le CO
Ce gaz provient des combustions incomplètes. Il est émis en grande partie (59 %) par le trafic routier. Le chauffage urbain, collectif ou individuel, vient en deuxième position avec 21 % des émissions. Dans l'atmosphère, il se combine en partie et à moyen terme avec l'oxygène pour former du dioxyde de carbone (CO2). On le rencontre essentiellement au niveau du sol à proximité des sources d'émission. Il participe, avec les oxydes d'azote et les composés organiques volatils, à la formation d'ozone troposphérique. Il se fixe sur les globules rouges du sang, entraînant des troubles respiratoires et des effets asphyxiants mortels à fortes doses. De telles teneurs ne s'observent pas, heureusement, en plein air. A faible dose, le CO peut provoquer des maux de tête, des vertiges, des nausées et des troubles cardiaques. Le monoxyde de carbone peut, à long terme, provoquer des maladies psychiques comme la dépression et aggraver les maladies cardiovasculaires.

  • Les COVs
Ils englobent des composés organiques gazeux que l'on rencontre dans l'atmosphère, dont les principaux sont des hydrocarbures. Une partie d'entre eux, les plus lourds, se fixent à la surface des particules. Les plus volatils se retrouvent dans l'air sous forme de gaz. Ils provoquent également des irritations des bronches. Les trois sources principales sont le trafic routier (39 %), l'utilisation domestique ou industrielle de peinture, vernis, colle, etc., dont les solvants s'évaporent au cours du séchage, et l'évaporation à partir du stockage d'hydrocarbures. Avec les oxydes d'azote et le monoxyde de carbone, ils contribuent donc à la formation d'ozone troposphérique.


Les BTEX (appellation regroupant le benzène, le toluène, l’éthylbenzène et les xylènes), hydrocarbures aromatiques monocycliques, entrent dans la composition des carburants et se retrouvent dans l'atmosphère soit par les gaz d'échappement, soit par l'évaporation des carburants des réservoirs ou des stations services.

  • Les poussières
Elles constituent en partie la fraction la plus visible de la pollution atmosphérique (fumées). Elles ont pour origine les différentes combustions, le trafic routier et les industries. Elles sont de nature très diverses et peuvent véhiculer d'autres polluants comme des métaux lourds ou des hydrocarbures. De diamètre moyen inférieur à 10 µm, elles restent plutôt en suspension dans l'air. Supérieures à 10 µm, elles se déposent, plus ou moins vite, au voisinage de leurs sources d'émission. On peut citer également les poussières issues des carrières et des cimenteries ainsi que celles provenant de l'usure des revêtements des routes et des pneus, et, enfin, de l'érosion. La taille des particules est un paramètre important. Plus elles sont fines, plus elles restent longtemps en suspension dans l'air et plus leur temps de séjour dans les poumons est long. D'un diamètre supérieur à 10 µm, elles sont expulsées des voies respiratoires ; de 3 à 10 µm, elles se déposent au niveau de la trachée et des bronches ; à moins de 3 µm, elles atteignent les alvéoles pulmonaires et peuvent pénétrer dans le sang. Elles ont une double action liée aux particules proprement dites et aux autres polluants qu'elles transportent (métaux, hydrocarbures, etc.). Elles sont associées aux hospitalisations et aux décès pour causes respiratoires et cardio-vasculaires. Elles interagissent avec les pollens pour accroître la sensibilité aux allergènes.

  • L’ozone (O3)
C'est le polluant secondaire majeur qui se forme par l'action des rayons ultraviolets du soleil sur les polluants primaires que sont les oxydes d'azote, les composés organiques volatils et le monoxyde de carbone. C'est un polluant chimique présent au niveau du sol : on parle d'ozone troposphérique que l'on distingue de l'ozone stratosphérique (couche d’ozone). L'ozone est un gaz très irritant qui réduit la fonction respiratoire, notamment des enfants. Il crée des symptômes d'irritation des yeux, de la gorge et des bronches. Il augmente la réaction inflammatoire des bronches et aggrave la maladie asthmatique.

Il existe différentes techniques pour diminuer la présence de ces composés dans l’air mais la plus importante et de diminuer leurs formations (diminution de soufre dans les carburants, utilisation de moins de solvants, meilleure combustion, etc…)

Récemment, l’oxydation photocatalytique a montré qu’elle est une technique prometteuse et efficace dans le traitement de la pollution de l’air. A l’inverse des méthodes traditionnelles telle que l’adsorption, qui déplace la pollution de la phase gazeuse vers la phase solide, la photocatalyse hétérogène poursuit l’oxydation des molécules organiques jusqu’à la formation de CO2 et H2O. Le principe de cette technique repose sur l’irradiation d’un semi-conducteur par le rayonnement solaire. Cela a l’avantage d’être très économique. Le catalyseur utilisé est généralement le TiO2 pour son faible coût et sa stabilité thermodynamique. Cette méthode de traitement de l’air a beaucoup été étudiée et plusieurs paramètres influencent directement son efficacité.

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