Air Quality Essentials - Une plongée en profondeur dans la purification de l'air et ses bienfaits pour la santé

La qualité de l'air est un aspect essentiel de notre vie quotidienne, qui a un impact direct sur notre santé et notre bien-être. Cet article porte sur les systèmes de purification de l'air et révèle leur rôle essentiel dans l'amélioration de l'air intérieur. En examinant les dernières avancées en matière de technologie de filtration de l'air et leurs avantages pour la santé, nous expliquons comment ces systèmes contribuent à rendre les espaces de vie et de travail plus propres et plus sains. Il est essentiel de comprendre le lien entre la purification de l'air et l'amélioration de la santé pour créer un environnement plus sûr et plus confortable à la maison ou au travail.

Introduction

La qualité de l'air est définie comme l'état de l'air dans notre environnement, qui joue un rôle essentiel dans notre bien-être et l'équilibre environnemental. 

Le système respiratoire humain est un mécanisme biologique complexe d'échange de gaz - principalement l'absorption d'oxygène et l'expulsion de dioxyde de carbone. Au repos, un adulte inspire et expire environ 7 ou 8 litres d'air par minute, soit 10 000 à 12 000 litres par jour.(1) Cela souligne en soi la nécessité d'un air pur pour un fonctionnement physiologique optimal. La qualité de l'air inhalé influence directement l'efficacité respiratoire et la santé en général. Pour en savoir plus sur le système respiratoire, consultez le site chapitre sur l'exercice du Biohacker's Handbook.

À l'échelle mondiale, la qualité de l'air varie considérablement et est influencée par des phénomènes naturels et des activités humaines. Les émissions industrielles, les gaz d'échappement des véhicules et les activités agricoles sont les principaux facteurs anthropiques de pollution de l'air.(2) En revanche, les zones rurales bénéficient souvent d'une meilleure qualité de l'air, bien qu'elles ne soient pas à l'abri de polluants tels que l'ozone et les particules. Ces différences soulignent les divers défis auxquels sont confrontées les différentes régions en matière de gestion de la qualité de l'air. 

Selon l'Organisation mondiale de la santé, la Finlande a l'air le plus pur du monde (en particulier Tampere, une ville du sud de la Finlande). Le niveau de particules en suspension dans l'air en Finlande est, en moyenne, de six microgrammes par mètre cube - le niveau le plus bas de tous les pays. Les vastes forêts finlandaises jouent un rôle essentiel, de même que les innombrables lacs. Les forêts couvrent plus de 75 % de la superficie de la Finlande.(3-4)

La qualité de l'air et ses effets sur la santé 

L'inhalation d'un air pur est fondamentale pour une santé et un bien-être optimaux. L'absence de polluants dans l'air joue un rôle important dans la prévention et l'atténuation des problèmes de santé, en particulier ceux liés au système respiratoire.(5) Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), l'accès à un air pur est fondamental pour un environnement sain et influence directement le bien-être général.(6)

Source d'information: Activesustainability.com (2019)

Pollution de l'air extérieur

La pollution de l'air affecte principalement le système respiratoire, entraînant diverses maladies, en particulier lorsque les particules sont inférieures à 2,5 micromètres (PM2,5), présentes par exemple dans le smog. Ces particules pénètrent dans les poumons et provoquent une inflammation qui aggrave des pathologies telles que l'asthme, la bronchite chronique et l'emphysème.(7-8)  

L'exposition à long terme à certains polluants atmosphériques, tels que le benzène et les hydrocarbures aromatiques polycycliques, a également été associée à des taux plus élevés de cancer du poumon. Les preuves épidémiologiques concernant la pollution de l'air extérieur et le risque d'autres types de cancer, comme le cancer du sein, sont plus limitées.(9)

L'air pur réduit considérablement le risque de maladies respiratoires chroniques. L'exposition à long terme à un air plus pur réduit considérablement l'incidence de la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) et de la bronchite.(10-11) L'absence de particules et de produits chimiques nocifs dans l'air permet aux poumons de fonctionner sans avoir à filtrer les polluants, ce qui réduit l'inflammation et l'usure des tissus respiratoires.

De nombreuses études ont établi un lien entre l'amélioration de la qualité de l'air et la diminution des taux d'asthme et d'allergies.(12-13) L'air pur est dépourvu d'allergènes tels que le pollen, les spores de moisissures et les polluants qui déclenchent des crises d'asthme et des réactions allergiques, ce qui réduit la fréquence et la gravité de ces affections.(14)

L'air pur présente de nombreux avantages pour la santé à long terme, notamment une réduction des risques de maladies cardiaques, de cancer du poumon et d'accidents vasculaires cérébraux. D'après des recherches approfondies menées dans le monde entier, l'amélioration de la qualité de l'air contribue à l'allongement de l'espérance de vie en raison de la diminution de la charge de morbidité sur les systèmes vitaux de l'organisme.(15) L'augmentation de la mortalité due à la pollution de l'air ambiant est estimée à 8,8 (7,11-10,41) millions par an dans le monde, avec une perte d'espérance de vie de 2,9 (2,3-3,5) ans, dépassant de manière choquante celle du tabagisme.(16) 

Les avantages psychologiques de la respiration d'un air pur sont généralement négligés. Les résultats des recherches en psychologie environnementale prouvent que l'air pur peut réduire les niveaux de stress, atténuer l'anxiété et réduire les symptômes de dépression. L'évaluation du bien-être des personnes vivant dans les zones où la qualité de l'air est meilleure s'est traduite par une meilleure santé mentale et une plus grande satisfaction de la vie.(17-18)

La recherche a également montré une corrélation directe entre la qualité de l'air et les capacités cognitives. L'exposition à une meilleure qualité de l'air améliore les fonctions cognitives, la rétention de la mémoire et la concentration. Divers polluants peuvent altérer les fonctions cérébrales, tandis qu'un air plus pur peut améliorer les résultats cognitifs.(19) D'après des études épidémiologiques, l'exposition à la pollution atmosphérique est également liée à la démence.(20)

Pollution de l'air intérieur

La pollution de l'air intérieur est un problème aussi important que la pollution de l'air extérieur. Dans le monde, plus de quatre millions de décès sont attribués à la pollution de l'air intérieur. De nombreux facteurs influencent l'exposition individuelle aux polluants de l'air domestique. Il s'agit notamment des éléments de la maison, de la combustion de combustibles solides, des pratiques de cuisson, des allergènes provenant des parasites domestiques, de l'humidité et des moisissures à l'intérieur des habitations.(21-22) Les caractéristiques des ménages, les activités des occupants et des facteurs tels que le tabagisme, les appareils à gaz et les produits ménagers influencent le niveau élevé de pollution de l'air intérieur, les taux de renouvellement de l'air étant négativement associés.(23) 

Toxicité des moisissures semble être un problème croissant dans de nombreux foyers, logements sociaux et structures publiques.(24-26) L'exposition aux moisissures peut provoquer diverses maladies humaines, notamment l'asthme, la rhinite allergique et la pneumopathie d'hypersensibilité, par le biais de mécanismes physiologiques bien définis.(27)

Composés organiques volatils (COV) sont des produits chimiques à base de carbone qui s'évaporent rapidement à température ambiante. On les trouve couramment dans les produits de la vie courante tels que les peintures, les produits de nettoyage et les carburants, ainsi que dans le bois et les panneaux à base de bois.(28-29)  

Les COV pénètrent dans l'organisme par inhalation, contact avec la peau ou ingestion, provoquant des dommages cellulaires et des perturbations physiologiques. Les COV présentent des risques pour la santé qui varient en fonction du type et du niveau d'exposition. Les effets à court terme comprennent l'irritation des yeux, du nez et de la gorge, des maux de tête et des vertiges.(30) L'exposition à long terme peut entraîner des problèmes plus graves tels que le cancer, des lésions hépatiques et rénales et des troubles du système nerveux central.(31-32) L'exposition aux COV peut également contribuer à l'apparition et à la progression des maladies auto-immunes en favorisant l'inflammation chronique et l'effondrement du système immunitaire.(33) 

Matériaux de construction	Produits pour la maison et les soins personnels	Activités
Peintures, vernis, mastics, adhésifs	Désodorisants, produits de nettoyage	Fumée
Moquette, revêtement de sol en vinyle	Cosmétiques	Nettoyage à sec, photocopieurs
Produits en bois composite	Huile de chauffage, essence	Cuisine, loisirs
Rembourrage et mousse		Brûler du bois

Tableau : Sources de COV

• Les COV se trouvent à des niveaux plus élevés dans l'air intérieur (10 à 100 μg/m3) que dans l'air extérieur.
• Outre leur cancérogénicité, les COV sont de puissants toxiques pour le système nerveux central.
• Les COV sont rapidement métabolisés et produisent plusieurs métabolites toxiques excrétés dans l'urine.
• Jusqu'à 38 métabolites de COV peuvent être mesurés dans l'urine à des concentrations allant de centaines à des milliers de ng/ml.
• Les métabolites urinaires des COV sont des biomarqueurs précieux pour relier les effets de ces produits chimiques sur la santé.

Source d'information: Li, A. & Pal, V. & Kannan, K. (2021). Examen de la présence dans l'environnement, de la toxicité, de la biotransformation et de la biosurveillance des composés organiques volatils. Chimie environnementale et écotoxicologie 3: 91–116.

Composés organiques volatilsont également été associés à une possible augmentation du risque d'asthme et d'allergies.(34) Les lieux de travail où les concentrations de COV sont élevées, comme les ateliers de peinture automobile, les pressings, les restaurants et les centres de photocopie, présentent des risques importants pour la santé, avec des risques de cancer jusqu'à 310 fois supérieurs aux limites acceptables.(35) Parmi les COV, le trichloréthylène et le chlorure de vinyle sont les composés les plus toxiques et les plus cancérigènes.(36) 

L'utilisation de produits à faible teneur en COV et l'amélioration de la ventilation sont essentielles pour minimiser l'exposition et protéger contre les effets néfastes sur la santé.

Technologies de filtration et de purification de l'air

L'élimination efficace des produits chimiques présents dans l'environnement intérieur est essentielle pour la santé humaine. Le développement de nouvelles technologies de filtration de l'air a permis de réduire la pollution de l'air de plusieurs manières. Les filtres HEPA sont très efficaces pour piéger les polluants en suspension dans l'air. Les filtres à charbon actif ont une grande capacité à absorber les gaz et les odeurs, tandis que la lumière UV est efficace pour neutraliser les contaminants microbiens. Les ioniseurs attirent et neutralisent les polluants grâce à des ions chargés électriquement. Individuellement, ces technologies ont des mécanismes uniques qui améliorent considérablement la qualité de l'air intérieur.(37-39)

Image: Polluants de l'air intérieur et technologies d'épuration de l'air.

Source d'information: Mata, T. et al. (2022). Indoor air quality : a review of cleaning technologies (Qualité de l'air intérieur : un examen des technologies d'épuration). Environnements 9 (9): 118.

Vous trouverez ci-dessous des descriptions plus détaillées des différentes technologies de purification et de filtration de l'air :

Image : Vue artistique et visionnaire d'un futur purificateur d'air.

Filtres à particules à haute efficacité (HEPA)

Les filtres HEPA fonctionnent selon des mécanismes d'interception, d'impaction et de diffusion. Ils sont conçus pour piéger des particules aussi petites que 0,3 micron avec une efficacité de 99,97 %.(40) Les fibres du filtre sont disposées en un réseau complexe qui piège et retient les particules par des processus physiques lorsque l'air circule à travers le filtre.(41) Les filtres HEPA sont largement utilisés dans les purificateurs d'air domestiques. Ils sont très efficaces pour capturer les particules en suspension dans l'air, notamment la poussière, le pollen et les squames d'animaux. Les filtres HEPA sont donc souvent recommandés aux personnes souffrant d'allergies ou d'asthme.

Filtres à charbon actif (ACF)

Ces filtres utilisent une forme de carbone traité pour avoir de minuscules pores de faible volume qui augmentent la surface d'adsorption ou de réaction chimique. Les ACF sont particulièrement efficaces pour éliminer les composés organiques volatils (COV), les odeurs et les gaz de l'air par adsorption, les polluants adhérant à la surface des particules de carbone. Ils sont particulièrement efficaces pour réduire les odeurs domestiques, la fumée et les vapeurs chimiques.(42-43)

Purificateurs à lumière ultraviolette (UV)

Les purificateurs UV utilisent une lumière ultraviolette de courte longueur d'onde (lumière UV-C) pour tuer ou inactiver les micro-organismes en détruisant les acides nucléiques et en perturbant leur ADN, les empêchant ainsi de remplir leurs fonctions cellulaires vitales. Les purificateurs UV inactivent les agents pathogènes et les micro-organismes en suspension dans l'air, tels que les bactéries et les virus. Cette technologie est souvent associée à d'autres méthodes de filtration pour garantir une purification complète de l'air.(44)

Ioniseurs (purificateurs d'air ioniques)

Les ioniseurs émettent dans l'air des ions chargés (négatifs) qui se fixent sur les particules et les microbes. Les particules chargées sont ensuite attirées par des surfaces de charge opposée (comme les murs ou les sols) ou entre elles, formant des particules plus grosses que les filtres peuvent plus facilement piéger. Les preuves scientifiques les plus récentes montrent que les ions négatifs de l'air, y compris les particules ultrafines, peuvent éliminer efficacement les matières particulaires (PM). Les dernières innovations en matière de technologie d'ionisation se sont concentrées sur la réduction des émissions d'ozone à des niveaux sûrs (l'ozone est un sous-produit du processus d'ionisation).(45-46)

Oxydation photocatalytique (PCO)

La technologie PCO associe la lumière UV à un photocatalyseur, généralement du dioxyde de titane, pour produire des radicaux hydroxyles. Ces radicaux hautement réactifs oxydent les bactéries, les virus et les COV en substances inoffensives telles que l'eau et le dioxyde de carbone. Certains purificateurs d'air avancés mis à la disposition des consommateurs intègrent la technologie PCO.(47)

Précipitateurs électrostatiques

Ces appareils utilisent une charge électrique pour collecter les particules présentes dans l'air. L'air est aspiré à travers une section d'ionisation où les particules reçoivent une charge. Les particules chargées sont ensuite attirées par une série de plaques ayant une charge opposée, ce qui permet de les éliminer du flux d'air. Les précipitateurs électrostatiques sont moins courants que les filtres HEPA, mais ils sont également disponibles pour un usage domestique.(48)

Certaines études ont révélé des effets néfastes sur la santé lors de l'utilisation de précipitateurs électrostatiques, tels que la modification de la fonction cardiorespiratoire associée aux ions négatifs de l'air - ce fait peut l'emporter sur les avantages potentiels de la réduction des particules. Les filtres électroniques peuvent également générer des particules chargées dangereuses ou d'autres polluants.(49-50)

Purificateurs d'air intelligents

Les purificateurs d'air intelligents utilisent la technologie IoT (Internet des objets) et peuvent être contrôlés à distance. Les réglages peuvent être ajustés en fonction des relevés de la qualité de l'air en temps réel. Ils sont souvent dotés de capteurs et d'algorithmes avancés pour optimiser l'efficacité de la purification et la consommation d'énergie. Avec l'essor des technologies domestiques intelligentes, les purificateurs d'air intelligents sont devenus populaires.(51) 

Générateurs d'ozone

L'ozone est un puissant oxydant et, en tant que tel, une substance dangereuse pour l'homme. Bien que les générateurs d'ozone soient controversés en raison des risques potentiels pour la santé, ils produisent intentionnellement de l'ozone pour éliminer les bactéries, les virus et les odeurs. En raison des risques respiratoires potentiels de l'ozone, il est généralement recommandé de les utiliser dans des espaces inoccupés et ils ne sont pas destinés à un usage grand public.(52)

Conclusion

On ne saurait trop insister sur l'importance cruciale de la qualité de l'air pour la santé humaine, et le rôle des systèmes de filtration de l'air dans l'amélioration de cette qualité est tout aussi important. En examinant les différentes technologies de purification de l'air, l'efficacité et les avantages uniques de chaque système dans l'amélioration des environnements intérieurs deviennent évidents. La forte corrélation entre la qualité de l'air et l'amélioration de la santé, y compris le bien-être respiratoire et la qualité de vie en général, souligne l'urgence de s'attaquer aux problèmes de qualité de l'air. Alors que les défis environnementaux persistent, l'adoption de méthodes efficaces de purification de l'air est une commodité et une nécessité pour préserver la santé et créer des espaces de vie durables et sains. 

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