La lumière du soleil et des LED intérieures rechargent le filtre lavable qui conserve ses performances pendant des mois.
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Des scientifiques ont mis au point un purificateur d’air alimenté par l’énergie solaire et des LED d’intérieur, offrant potentiellement une alternative économique et nécessitant moins d’entretien aux systèmes de filtration classiques qui protègent les utilisateurs des polluants et des maladies aéroportées. L’étude, publiée dans la revue Chem , montre que le filtre à air a conservé 99 % de son efficacité de filtration maximale après un mois d’utilisation et 95 % pendant les deux mois suivants. À l’avenir, ce filtre pourrait être utilisé dans des versions réutilisables des masques N95 portés durant la pandémie de COVID-19.
« Ce système par charge lumineuse offre une approche durable et personnalisable pour la capture des particules, surmontant efficacement les problèmes de faible stabilité de filtration et d’encrassement fréquemment observés dans les filtres conventionnels », explique l’auteur Jihong Yu de l’Université de Jilin à Changchun, en Chine.
Une alternative à la lumière aux filtres conventionnels
La plupart des filtres à air commerciaux utilisent un champ électrique à haute tension, appelé « décharge corona », pour charger les particules en suspension dans l’air avec des charges électrostatiques. Ces filtres exploitent ensuite ces charges pour extraire les particules de l’air.
Cependant, ces systèmes nécessitent une source d’alimentation externe, ce qui limite leurs applications. Certaines alternatives ne requièrent pas de branchement secteur, comme les filtres triboélectriques qui capturent les poussières fines, le pollen et les bactéries, mais elles présentent leurs propres limitations, notamment le recours à des matériaux synthétiques et une charge qui se dégrade avec le temps.
Pour pallier ces problèmes, Yu et ses collègues ont opté pour une approche différente en matière de filtration de l’air. Ils ont mis au point un système photosensible en dotant une membrane en polypropylène d’un revêtement réagissant à la lumière et à la chaleur, générant ainsi une charge de surface continue. Afin de tester le dispositif, les chercheurs l’ont exposé à du chlorure de sodium et à des particules de suie d’environ 0,3 micromètre, à des taux d’humidité variant de 20 % à 90 %.
« Ce dispositif présente une large applicabilité dans des domaines tels que la protection de l’air intérieur, l’élimination de la poussière, la santé et l’hygiène, et les appareils biologiques », déclare Yu, notant qu’il pourrait être intégré dans des masques faciaux similaires aux masques N95.
Lavage et recharge du filtre
Lorsque le dispositif est saturé de particules capturées dans l’air, il peut être rincé à l’eau. L’activation par la lumière restaure ensuite son champ électrostatique de surface. L’équipe a constaté que même des sources lumineuses à faible consommation, comme les LED d’intérieur ou la lumière du soleil par temps couvert, pouvaient générer suffisamment d’énergie pour le recharger et atteindre une efficacité de filtration équivalente à celle des masques N95 et N99. Ce procédé permet de réutiliser le filtre pendant des centaines de cycles de filtration sans pratiquement aucun entretien, affirment les auteurs.
L’étude démontre le potentiel du dispositif pour des applications concrètes, affirment les auteurs. Ils ont développé des prototypes de masques, d’écrans extérieurs et d’appareils biologiques utilisant ce filtre. Cependant, Yu souligne que le processus d’autonettoyage du filtre pourrait être amélioré et que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour évaluer la facilité de production en série et d’intégration du système de filtration à d’autres produits.
« La promotion du système de filtration de l’air par charge lumineuse en vue d’une utilisation concrète fait partie de nos projets pour l’avenir », explique Yu. « En attendant, nous souhaitons nous concentrer sur la proposition de solutions de purification de l’air dans des environnements extrêmes. »