Les rayons UV-C sont-ils vraiment efficaces pour la purification de l’air ?

L’effet germicide des rayons UV-C est connu depuis plus d’un siècle et a même valu à Niels Finsen un prix Nobel de médecine en 1903 pour son utilisation dans le traitement de la tuberculose.

Le rayonnement UV, invisible à l’œil nu, a été largement adopté pour toutes sortes d’utilisations telles que la stérilisation des hôpitaux, la stérilisation de l’eau, les lampes germicides dans les établissements alimentaires, et même pour accélérer le séchage du vernis à ongles. Il endommage l’ADN des germes (bactéries, virus et même moisissures) et les désactive.

Comment les utiliser pour améliorer la qualité de l’air intérieur dans les systèmes de CVC et quels sont les types de lampes UV disponibles ? Les UVC contribuent-ils vraiment à purifier efficacement l’air ?

Que sont les rayons UV ?

Tout rayonnement est une forme d’énergie, dont la plupart sont invisibles à l’œil nu. Le rayonnement UV n’est qu’une forme de rayonnement et il est mesuré selon une échelle scientifique appelée le spectre électromagnétique. Le rayonnement UV est la partie du spectre comprise entre les rayons X et la lumière visible. La forme la plus courante de rayonnement UV est la lumière du soleil, qui produit trois principaux types de rayons UV :

  • UVA (longueurs d’onde de 400 à 315 nm)
  • UVB (315 à 280 nm)
  • UVC (280 à 200 nm)

La longueur d’onde optimale pour désactiver les microorganismes est de 265 nm, l’effet germicide diminue rapidement si la longueur d’onde n’est pas optimale. Mais la longueur d’onde la plus étudiée est 254 nm (UVC à faible spectre) en raison de son efficacité contre les virus.

Comment les UVC sont-ils utilisés dans les systèmes CVC ?

La lumière ultraviolette a des propriétés germicides. Les micro-organismes sont désactivés par la lumière ultraviolette en endommageant les acides nucléiques. L’ADN et l’ARN cellulaires absorbent la grande énergie associée aux rayonnements électromagnétiques.

Les purificateurs d’air à lumière UV sont généralement constitués d’un système à air pulsé et d’un autre filtre (comme un filtre HEPA). Par conséquent, la lumière UV du purificateur d’air agit conjointement avec d’autres processus pour purifier l’air. L’air ambiant de la maison passe à travers l’appareil et est ventilé dans une chambre munie d’ampoules émettant de la lumière à la fréquence des UV-C. La lampe UV est généralement placée en aval d’un filtre dans un purificateur d’air portable.

Plusieurs facteurs peuvent affecter ses performances :

  • Humidité relative : une humidité relative élevée tend à diminuer le taux de décomposition sous exposition aux UV. Cependant, une humidité relative supérieure à 40 % réduit la survie de nombreux virus.
  • La température : La température de l’air a un impact minime sur la sensibilité des microbes aux rayons UV. Cependant, elle peut avoir un impact considérable sur la puissance des lampes UVGI si elle dépasse les valeurs de référence.
  • Vitesse de l’air ambiant : Le fonctionnement d’un système UVGI à un régime d’air supérieur à la vitesse de référence réduit la sortie d’UV en raison de l’effet de refroidissement convectif dans la lampe.
  • Les ombres : Les surfaces situées dans des zones sombres ne sont pas suffisamment désinfectées, car la lumière UV n’a pas la capacité de bien se réfléchir sur les surfaces.
  • La distance : La distance joue également un rôle dans l’efficacité de la lumière UV. L’intensité de la lumière UV-C diminue plus loin de la source lumineuse, selon loi en carré inverse. Cela signifie qu’à une distance deux fois plus grande, l’UV-C aura ¼ de sa puissance qui était présente au point de référence initial.

Les lampes UV-C utilisées dans les purificateurs germicides UV-C sont silencieuses. La lueur que plupart émettent, selon le boîtier monté autour, est invisible à l’œil nu et elles sont généralement inodores. Les lampes UV peuvent avoir besoin d’être remplacées chaque année, selon la marque et le modèle.

En ce qui concerne les applications pour les systèmes de chauffage et refroidissement, il y a des applications où la lampe est placée là où arrive l’air de retour et il y a d’autres applications où la lampe est placée là où arrive l’air d’alimentation.

Les lampes UVC sont-elles sans danger pour l’homme ?

La technologie de l’irradiation ultraviolette germicide (UVGI) n’utilise pas de produits chimiques pour la désinfection. Mais son utilisation dans les environnements publics est limitée car l’exposition aux UV peut être nocive pour la santé. L’exposition prolongée à la peau et surtout le contact continu avec des yeux non protégés doivent être évités, sinon elle peut avoir des effets cancérigènes et cataractogènes.

Cependant, des chercheurs de l’université de Columbia ont découvert qu’à une longueur d’onde de 222 nanomètres, l’UVC semblait inoffensif pour l’homme et était toujours capable de tuer des virus. À de telles fréquences, les rayons ne peuvent pas pénétrer la surface de la peau ou de l’œil, ce qui permettrait de les utiliser même dans des espaces très fréquentés.

Par ailleurs, deux études de cas réalisées respectivement par des chercheurs du Duke University Medical Center en 2012 concernant la qualité de l’air dans un hôpital et par le NCBI en 1996 mesurant l’efficacité des lampes UV dans un immeuble de bureaux ont prouvé l’efficacité des UVC dans les systèmes de CVC.

Quelles sont les précautions à prendre ?

La directive du parlement européen votée en 2006 sur les prescriptions minimales de sécurité et de santé concernant l’exposition des travailleurs aux risques dus aux agents physiques (rayonnements optiques artificiels) fixe les limites maximales d’exposition humaine et indique que les valeurs limites (à 254 nm) sont de 2,8 mJ/cm2 de dose journalière (en 8 heures) et qu’elles ne doivent en aucun cas être dépassées. Comme les doses requises pour désactiver les virus doivent être beaucoup plus élevées, il est impossible d’appliquer des rayons UV-C pour la stérilisation des surfaces ou de l’air par rayonnement direct en présence de personnes, c’est pourquoi il est recommandé de placer les lampes UVGI à l’intérieur du réseau de distribution d’air (dans les conduits).

Un autre inconvénient de l’UV-C est qu’il produit une certaine quantité d’ozone lorsqu’il fonctionne à des longueurs d’onde inférieures à 200 nm.

Quel que soit le type de purificateur d’air que vous possédez, vous pouvez améliorer la qualité de l’air intérieur en suivant entre autres les principes suivants :
  • Scellez les conduits d’air en période de travaux ou de construction afin d’éviter que les surfaces intérieures des conduits ne soient recouvertes de poussière ou d’autres débris.
  • Effectuez un entretien régulier, en changeant fréquemment les filtres et en nettoyant la bobine chaque année.

En conclusion,

Les lampes UV des systèmes CVC sont un moyen efficace d’améliorer la qualité de l’air intérieur, mais seulement en suivant les recommandations d’utilisation.

Fréquemment, les purificateurs d’air portables à lumière UV-C ont une efficacité limitée contre les microorganismes et ne peuvent pas traiter de nombreux polluants comme les COV. Il est donc important de souligner que les purificateurs d’air grand public ne sont pas en mesure de limiter la propagation des virus et que seuls les appareils destinés à un environnement professionnel et médical peuvent être efficaces dans une pièce à condition d’être utilisés correctement.

Sources et liens d’intérêt pour plus d’information :

  • Directive 2006/25/CE du Parlement européen et du Conseil du 5 avril 2006 relative aux prescriptions minimales de sécurité et de santé relatives à l’exposition des travailleurs aux risques dus aux agents physiques (rayonnements optiques artificiels)
  • Welch, D. Brenner, D.J et al. Far-UVC light : A new tool to control the spread of airborne-mediated microbial diseases. Scientific Reports volume 8, Article number: 2752 (2018).
  • R. L. Riley and J. E. Kaufman. Effect of Relative Humidity on the Inactivation of Airborne Serratia marcescens by Ultraviolet Radiation. Applied Microbiology 1972 Jun; 23(6): 1113–1120.
  • www.sciencedaily.com
  • www.ncbi.nlm.nih.gov
  • www.fda.gov
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