Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
La photocatalyse fait partie des procédés d’oxydation avancés. Le principe consiste à générer des radicaux in situ pour dégrader les molécules polluantes. Dans le cas de la photocatalyse, les radicaux OH* et O2*- sont générés par radiation UV sur un semi-conducteur, souvent du TiO2. Cet article est divisé en 4 parties. Une première partie présente les fondamentaux de la photocatalyse. La deuxième partie traite de l’élaboration du matériau photocatalytique (matériau supporté et dépose de TiO2) ainsi que des améliorations apportées (matériau à base de fibres optiques). La troisième partie aborde la problématique de la photocatalyse dans des réacteurs discontinus et continus. L’influence des paramètres opératoires y est également présentée. Enfin dans la dernière partie sont abordées les applications en traitement d’air intérieur et des effluents industriels. L’aspect combinaison des procédés pour l’amélioration des performances y est également noté.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Aymen Amin ASSADI : Maître de conférences HDR Université Rennes, École nationale supérieure de chimie de Rennes, France
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Abdelkrim BOUZAZA : Maître de conférences Université Rennes, École nationale supérieure de chimie de Rennes, France
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Dominique WOLBERT : Professeur Université Rennes, École nationale supérieure de chimie de Rennes, France
INTRODUCTION
L’émission de composés organiques volatils (COV) dans l’air ambiant est devenue depuis plusieurs années un fort enjeu de santé publique. De nombreuses études ont en effet montré que les COV peuvent être toxiques, voire cancérigènes, mutagènes ou tératogènes. Outre leurs effets directs sur la santé, de nombreux composés ont des seuils olfactifs très bas et occasionnent une nuisance importante, tant pour les employés du site que pour le voisinage. Leurs impacts sur le milieu naturel ainsi que sur la santé humaine sont donc conséquents . De plus, la croissance de la population humaine et la création de grandes villes ont créé de nouveaux modes de vie urbains et plus sédentaires qui obligent l’homme à s’exposer à un nouveau type de pollution atmosphérique, celle liée à l’air intérieur. En effet, en fonction des conditions climatiques, l’air extérieur est quotidiennement dispersé et lavé par la pluie, alors que ce n’est pas le cas pour l’air intérieur. Cela explique pourquoi la plupart des recherches scientifiques montrent que le nombre et les concentrations de polluants sont beaucoup plus élevés dans l’air intérieur que dans l’air extérieur.
La problématique de l’élimination de la nuisance olfactive est un sujet complexe car le principe réside souvent dans le traitement d’un effluent de grand débit et faiblement chargé mais constitué d’un mélange complexe de composés participant chacun à la « teinte » odorante .
Les principales familles incriminées sont les dérivés soufrés (hydrogène sulfuré, mercaptans, sulfures), azotés (ammoniac, amines) et oxygénés (acides gras volatils, alcools, aldéhydes, esters). Cette diversité implique l’utilisation, de préférence, de techniques de dépollution peu sélectives, telles que la photocatalyse. Parmi les différents procédés envisageables, elle présente l’avantage de ne pas nécessiter de réactifs et de ne générer comme résidu que les sous-produits de la dégradation des polluants, dégradation qui peut être poussée jusqu’à la minéralisation (formation de CO2 et H2O) .
Ce procédé de destruction des polluants organiques et minéraux met en jeu un catalyseur à base de dioxyde de titane activé par un rayonnement ultraviolet. Il est à ce jour relativement bien décrit sur le plan fondamental, notamment en ce qui concerne les mécanismes de dégradation. Les premières unités de traitement ont commencé à apparaître sur le marché il y a une dizaine d’années pour des débits limités et pour les atmosphères confinées . Ce procédé est également utilisé en traitement d’eau et dans la mise au point de matériaux autonettoyants .
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Avantages et inconvénients (ou approche critique) de la photocatalyse
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5. Vers des applications industrielles et commerciales
Le marché global des photocatalyseurs représente en 2021 près de 2,9 milliards d’euros en croissance d’après BCC Research , dont près de 89 % pour le dioxyde de titane. L’essentiel de la production est destinée aux secteurs de l’automobile et de la construction, pour des revêtements (verres, peintures) ou comme additifs de matériaux de construction. D’autres secteurs comme l’énergie, les produits de consommation, la chimie, la santé et bien sûr l’environnement font également appel à des photocatalyseurs.
En 2016, l’application en vue de la purification d’air représentait environ 25 % des revenus du secteur, avec un net sursaut attendu en 2020/2021 du fait de la pandémie COVID-19 considérant les performances couplées des UV et de la photocatalyse pour l’élimination des virus.
Les domaines du traitement d’eau et d’air continuent à être des thématiques de recherche et de développement en croissance car des gains de productivité sont attendus, en particulier grâce à la photocatalyse active en lumière visible. Si le nombre de publications académiques et scientifiques à paraître annuellement croît régulièrement de plus de 10 %, le nombre de brevets déposés en France, et pour les zones géographiques Europe et monde (FR, EP et WO), est quant à lui relativement stable depuis une dizaine d’années (figure 12).
Cette restriction de périmètre s’est avérée nécessaire car les brevets chinois non étendus en dehors de leur territoire représentent plus de 75 % des documents répertoriés dont seule une fraction limitée sont réellement considérés comme des brevets d’invention.
La production de brevets témoigne de l’évaluation du potentiel économique et commercial d’une technologie. Il apparaît que la mise en application à l’échelle industrielle est encore en retrait par rapport aux avancées de la recherche. Tout semble indiquer qu’il existe encore des freins à la diffusion plus large de ces procédés. L’analyse des brevets fournit...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MOSLEY (S.) - Environmental history of air pollution and protection - (2015).
-
(2) - MOHSENI (M.), PRIETO (L.) - Biofiltration of hydrophobic VOC pretreated with UV photolysis and photocatalysis. - Int. J. Environ. Technol. Manag., 9, p. 47-58 (2008) https://doi.org/10.1504/IJETM.2008.017859
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(3) - ERISMAN (J.W.) - Air pollution science for the 21st century. - Environ. Sci. Policy, 6, p. 396 (2003) https://doi.org/10.1016/s1462-9011(03)00065-0
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(4) - BOYJOO (Y.), SUN (H.), LIU (J.), PAREEK (V.K.), WANG (S.) - A review on photocatalysis for air treatment: from catalyst development to reactor design. - Chem. Eng. J., 310, p. 537-559 (2017) https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.06.090
-
(5) - THEVENET (F.), HEQUET (V.) - Traitement de l’air intérieur par photocatalyse : évaluation de l’innocuité de systèmes de traitement d’air par photocatalyse - (2017).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Épurateurs d’air autonomes pour applications tertiaires et résidentielles – Méthodes d’essais – Performances intrinsèques, AFNOR - NF B44-200 - 2016
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Photocatalyse – Mesure de l’efficacité des dispositifs photocatalytiques servant à l’élimination, en mode actif, des COV et des odeurs dans l’air intérieur – Partie 1 : méthode d’essai en enceinte confinée, AFNOR - NF EN 16846-1 - 2017
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Équipements industriels
France déshumidification Procédé Photo-Lux : http://deshumidifications.com/index.php/photocatalyse/
UVRER-ANEMO : https://www.uvrer-anemo.com/traitement-de-lair-par-photocatalyse
CondorChem : https://condorchem.com/en/blog/photocatalysis-for-vocs-treatment/
Toyokosho CO, LTD : https://toyokosho.co.jp/wp/wp-content/uploads/eng.pdf
Additifs pour coating, peintures
Green Millennium : http://www.greenmillennium.com/product/
KEIM : https://www.keim.fr/comment-peindre-une-facade/photocatalyse/
PalcCoat : https://www.palccoat.com/en/lineup/
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
ADEME, Agence de la transition écologique : https://expertises.ademe.fr/air-mobilites/qualite-lair
Observatoire de la qualité de l’air intérieur : https://www.oqai.fr/fr
Atmo-France regroupant les associations agréées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA) : https://atmo-france.org/
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