FR2906473A1 - Decontamination d'un milieu gazeux par un semi-conducteur photoactive. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de décontamination d'un milieu gazeux, comprenant un réacteur (9), au moins un élément (5) muni d'un revêtement photocatalytique (6) et des moyens d'irradiation (7) associés, caractérisé en ce que ledit élément (5) muni d'un revêtement photocatalytique est mobile.L'invention concerne également un procédé pour la décontamination de milieu gazeux mettant en oeuvre ledit dispositif.

Description

1 La présente invention a trait à la purification de milieux gazeux, et en

particulier leur décontamination des espèces chimiques et/ou biologiques, notamment des bactéries ou des virus. On rencontre dans de nombreux domaines des flux gazeux véhiculant des espèces chimiques ou biologiques qui peuvent s'avérer nocives ou toxiques à plus ou moins long terme. A titre d'exemple, on peut en particulier citer l'air des systèmes de climatisation ou bien l'air issu de tours aéroréfrigérées, qui contiennent de fines gouttelettes d'eau en suspension (aérosols) qui peuvent renfermer des bactéries nocives telles que celles du genre Legionella, comme io Legionella pneumophila responsable de la légionellose. Un autre exemple de flux gazeux contaminé est celui de l'air circulant au sein des hôpitaux, qui est susceptible de véhiculer des virus ou des bactéries pouvant induire des infections nosocomiales. De façon plus générale, l'air présent dans tout milieu confiné ou à forte densité de population est susceptible de véhiculer, en quantité plus ou is moins importante, des espèces biologiques de type bactéries, virus ou spores, qu'il peut être souhaitable d'éliminer. Plus récemment, il a été décrit, notamment dans les demandes de brevets WO 97/09703 et EP 978 690, des procédés de destruction de microorganismes au contact de photocatalyseurs activés sous UV. 20 A l'heure actuelle, pour réaliser la décontamination de tels milieux gazeux viciés, la plupart des solutions proposées sont toutefois relativement coûteuses et/ou complexes à mettre en oeuvre, et leur l'efficacité n'est pas toujours satisfaisante. Un but de la présente invention est donc de fournir un dispositif pour la 25 décontamination de flux gazeux qui soit compact, efficace pour une large gamme de débits, peu onéreux et simple à mettre en oeuvre. Ce but est atteint par un dispositif de décontamination d'un milieu gazeux, comprenant un réacteur, au moins un élément muni d'un revêtement photocatalytique et des moyens d'irradiation associés, caractérisé en ce que ledit 30 élément muni d'un revêtement photocatalytique est mobile. 2906473 2 Ce dispositif permet une dégradation et inactivation particulièrement efficace des agents chimiques et biologiques même pour des débits d'air importants. En effet, selon la géométrie et le positionnement des éléments mobiles, la 5 surface d'éclairement peut augmenter sensiblement, et permettre une meilleure efficacité du dispositif. Par ailleurs, la présence des pièces mobiles précitées permet une bonne mise en contact du flux gazeux avec le photocatalyseur, notamment en induisant un régime non laminaire, voire turbulent au sein du réacteur, ce qui augmente les lo probabilités de rencontre entre les agents chimiques et/ou biologiques et le revêtement photocatalytique. De préférence, le dispositif comporte un réacteur dont au moins une partie de la surface est mobile et peut changer d'orientation. Dans ce cas, le dispositif permet une illumination périodique contrôlée, le semi-conducteur étant 15 photoactivé chaque fois que cette surface est exposée au rayonnement et le revêtement photocatalytique ainsi activé peut alors être efficace contre les agents chimiques et/ou biologiques. De préférence, le revêtement photocatalytique comprend de l'oxyde de titane. 20 De préférence, le revêtement photocatalytique est déposé sur toutes les faces de l'élément mobile. En effet, le mouvement de la pièce permet alors d'accroître la surface d'échange entre le photocatalyseur et les agents biologiques ou chimiques du milieu gazeux. De préférence, l'élément muni d'un revêtement photocatalytique du 25 réacteur est en mouvement. Ce mouvement peut être soit induit par le flux gazeux, soit directement ou indirectement par un moteur. Dans ce cadre, il peut être en particulier prévu d'articuler un ou plusieurs éléments munis du revêtement photocatalytique sur un tambour entraîné en rotation par un moteur. Selon un mode de réalisation préféré, le ou les éléments mobilés assurent 30 également l'aspiration du milieu gazeux dans le réacteur puis son refoulement. 2906473 3 Ce mode de réalisation permet de réduire la complexité du dispositif ainsi que les pertes de charges puisqu'il n'est plus nécessaire d'adjoindre de ventilateur annexe. Par ailleurs, le dispositif peut fonctionner proche de sa valeur nominale de rotation, ce qui réduit son usure. 5 Selon un mode de réalisation préféré, les moyens d'irradiation activent une partie du revêtement photocatalytique de manière périodique. Ce mode d'irradiation est particulièrement avantageux car il assure une activité photocatalytique globale constante tout en permettant au photocatalyseur de revenir périodiquement à l'état de base. Une telle irradiation partielle périodique io du photocatalyseur peut être obtenue en faisant tourner un support cylindrique portant des éléments munis de revêtements photocatalytiques devant des moyens d'irradiation fixes. Aussi, une réalisation préférentielle de l'invention est un dispositif dans lequel les éléments mobiles sont constitués par des pales d'un ventilateur, et en 15 particulier d'un ventilateur tangentiel, munies d'un revêtement photocatalytique. Ce mode de réalisation présente plusieurs avantages. Tout d'abord, les turbulences induites par le ventilateur assurent une probabilité de rencontre élevée entre les agents contaminants et la surface photocatalytique. Par conséquent, ce dispositif permet de traiter de manière 20 efficace un flux gazeux présentant un débit important, d'au moins 5 m3/h. Ensuite, il n'est plus nécessaire, contrairement aux autres dispositifs, de prévoir des moyens de conduction du flux gazeux séparés. Il s'ensuit que le dispositif comprend moins d'éléments et est donc plus fiable. En outre, ce dispositif est de fabrication économique et aisée puisqu'il suffit de déposer le 25 semi-conducteur sur les pales d'un ventilateur tangentiel disponible dans le commerce puis d'y associer une source de rayonnement pour aboutir au dispositif selon l'invention. Particulièrement préféré est un dispositif comportant : - un réacteur comprenant un tambour susceptible d'être entraîné en 30 rotation par des moyens d'entraînement, sur lequel tambour étant disposés des pales munies sur au moins l'une de leurs faces d'un revêtement photocatalytique, 2906473 4 lequel tambour forme avec des moyens de guidage une entrée adaptée à l'introduction du milieu gazeux et une sortie adaptée à l'évacuation du milieu gazeux, et - des moyens d'irradiation du revêtement photocatalytique disposés 5 de manière à irradier au moins partiellement le revêtement photocatalytique. Par décontamination , on entend un traitement permettant d'inactiver des agents biologiques et dégrader les agents chimiques de manière à leur faire perdre tout ou partie de leur caractère dangereux. Par agents chimiques , on entend, au sens de la présente description, io des composés gazeux ou solides présentant un danger pour l'homme ou l'environnement, notamment des composés azotés de type NOx, le monoxyde de carbone, et les composés organiques volatiles (aussi appelés COV ) en particulier les composés aromatiques et/ou halogénés. Par "agents biologiques", on entend, au sens de la présente description, ls des entités de nature biologique, généralement de faible taille, typiquement entre 0,01 pm (microns) et 10 pm (microns), et susceptibles d'être véhiculés par un courant gazeux. Ainsi, les agents biologiques à inactiver selon le procédé de l'invention peuvent notamment être des bactéries (bactéries du genre Legionella, comme Legionella pneumophila par exemple), des virus, des spores, des 20 champignons, ou bien encore un mélange de telles entités. Le terme "agent biologique inactivé" désigne quant à lui, au sens de la présente description, un agent du type précité ayant perdu une activité biologique, et notamment ayant perdu sa capacité de réplication (ou de reproduction). 25 En particulier, on entend par "bactérie inactivée", au sens de la présente description, une bactérie incapable de développer une colonie après mise en culture dans un milieu adapté. Ainsi, sont notamment considérées comme des "bactéries inactivées" : - des bactéries "mortes" (typiquement des bactéries au sein desquelles on 30 ne détecte pas de phénomènes de respiration) ; et 2906473 5 - des bactéries qui, bien que vivantes, ne se développent pas après mise en culture. Par "matériau semi-conducteur", on entend, au sens de la présente invention un matériau où les états électroniques ont un spectre de bande 5 comprenant une bande de valence et une bande de conduction séparées par une bande interdite, et où l'énergie nécessaire pour faire passer un électron de ladite bande de valence à ladite bande de conduction est de préférence comprise entre 1,5 eV et 4 eV. A titre de tels matériaux semi-conducteurs, on peut notamment citer l'oxyde de titane, ou bien encore d'autres oxydes métalliques tels que W03, Io ZnO ou SnO2 ou bien des sulfures métalliques tels que CdS, ZnS ou WS2 ou encore d'autres composés tels que GaAs, GaP, CdSe ou SiC. Selon la présente invention, on utilise préférentiellement l'oxyde de titane qui conduit à des résultats particulièrement satisfaisants. Il est connu que, dans un matériau semi-conducteur du type précité, il se 15 crée, sous l'effet d'un rayonnement approprié, des paires électrons/trous (un "trou" étant un déficit électronique dans la couche de valence laissé lors du "saut" d'un électron vers la bande de conduction), ce qui confère au matériau des propriétés d'oxydo-réduction prononcées lesquelles sont mises à profit dans des applications photocatalytiques. 20 Le matériau photocatalytique tel qu'un oxyde de titane s'avère suffisamment actif pour permettre l'inactivation d'agents chimiques et/ou biologiques dans un milieu gazeux où lesdits agents sont pourtant fortement dispersés. Dans ce cadre, il est notamment surprenant de constater que le dispositif de l'invention permet, par exemple, de traiter efficacement des milieux 25 gazeux très dilués, à savoir comprenant moins de 10"3 agents biologiques par cm3, voire moins de 10"4 agents biologiques par cm3. L'activité d'un matériau photocatalytique se révèle par ailleurs suffisante pour traiter efficacement des milieux gazeux ayant des teneurs élevées en agents chimiques et/ou biologiques, par exemple des milieux gazeux contenant 3o plus de 1 agent biologique par cm3, et même plus de 100 agents biologiques par cm3 dans la plupart des cas, et ce même avec des débits importants de flux gazeux par exemple de l'ordre de 1 à 10 m3 par heure. Ainsi, le dispositif de 2906473 6 l'invention permet, en règle générale, de traiter efficacement des milieux gazeux contenant typiquement entre 10"4 et 100 agents biologiques par cm3, par exemple entre 5.10-3 et 5 agents biologiques par cm3, et notamment des milieux dilués contenant entre 10-4 et 0,1 agents biologiques par cm3 ou bien des milieux 5 concentrés contenant entre 0,1 et 100 agents biologiques par cm3. On suppose que la dégradation et l'inactivation des agents chimiques et biologiques est induite par le caractère fortement oxydant du matériau photocatalytique et est initiée lorsque ces agents viennent en contact avec la surface du semi-conducteur photoactivé. io Dans la présente invention, pour augmenter encore l'efficacité des mécanismes d'oxydation précités, il peut être avantageux d'utiliser, conjointement au matériau photocatalytique, d'autres matériaux, notamment des matériaux présentant un caractère oxydant ou des matériaux sorbants, tels que le carbone ou la silice finement divisés ou les zéolithes. is Dans ce cadre, on peut en particulier envisager des matériaux à base d'un semi-conducteur comme l'oxyde de titane contenant en outre des métaux tels que de l'or ou de l'argent sous forme métallique, par exemple sous forme de particules dispersées dans le matériau semi-conducteur ou bien déposées sur sa surface. 20 Selon ce mode de réalisation particulier, le rapport massique (oxydant additionnel/semi-conducteur) reste avantageusement inférieur à 5%, voire à 3%, et il est typiquement compris entre 0,5 et 2%. La présence de tels oxydants additionnels n'est toutefois pas requise, dans le cas général, pour obtenir un traitement efficace. 25 La dégradation photocatalytique est très peu sélective, ce qui signifie que tout agent chimique et/ou biologique est en principe susceptible d'être dégradé par une mise en contact avec un semi-conducteur photoactivé. En pratique, il s'avère que l'oxyde de titane par exemple présente un très large spectre de décontamination. 30 Un autre avantage du dispositif est que la dégradation photocatalytique particulièrement efficace est obtenue très simplement et à coût réduit, dans la 2906473 7 mesure où elle ne nécessite qu'une irradiation avec des rayonnements de relativement faible énergie. Ainsi, dans le cas de l'oxyde de titane par exemple, seule une énergie de rayonnement de l'ordre de 3 à 3,2 eV, c'est-à-dire de longueurs de l'ordre de 380 à 400 nm, est requise. L'énergie requise pour la 5 photoactivation peut encore être réduite si le matériau semi-conducteur est dopé (par exemple par des métaux tels que le chrome ou bien par des composés à base de N, S ou C) ou bien encore en utilisant des agents chromophores (anthracènes ou anthracines par exemple), en association avec le matériau semi-conducteur. Dans ce cas, une énergie d'activation très faible peut être suffisante io pour photoactiver le matériau, qui peut par exemple correspondre à des longueurs d'ondes supérieures ou égales à 500 nm, par exemple supérieures ou égales à 550 nm. L'irradiation du semi-conducteur est en général effectuée sous un rayonnement contenant des rayonnements de la gamme du proche ultraviolet, 15 par exemple par irradiation par la lumière solaire ou bien encore par des lampes à vapeur de sodium ou bien par des lampes dites "à lumière noire". Les rayonnements utilisés pour photoactiver le semi-conducteur dans le procédé de l'invention ne sont généralement pas, en soi, des rayonnements d'énergie suffisante pour assurer un effet germicide. Les rayonnements utilisés 20 pour photoactiver les matériaux semi-conducteurs selon le procédé de l'invention ont ainsi, en général, des longueurs d'ondes supérieures à 254 nm, et typiquement supérieures à 320 nm, par exemple supérieures ou égales à 350 nm. Il est en outre à souligner qu'aucun chauffage n'est requis pour réaliser la 25 photoactivation du semi-conducteur, ce qui permet d'effectuer le procédé de l'invention à température ambiante, par exemple entre 10 et 30 C. La nature exacte du matériau semi-conducteur utilisé selon l'invention n'est, en règle générale, pas déterminante pour obtenir l'effet recherché d'inactivation des agents biologiques. 3o Ainsi, dans le cas de l'oxyde de titane, par exemple, tout oxyde de titane commercial peut être utilisé efficacement dans le procédé de l'invention, ce qui constitue encore un avantage du procédé. 2906473 8 Néanmoins, selon un mode de réalisation conduisant à de bons résultats en termes d'inactivation des agents biologiques, l'oxyde de titane utilisé selon le procédé de l'invention contient du TiO2 de forme anatase, de préférence à raison d'au moins 50%. Ainsi, selon ce mode de réalisation, l'oxyde de titane utilisé peut 5 par exemple être constitué pour l'essentiel (à savoir en général pour au moins 99% en masse, et de préférence pour au moins 99,5% en masse, voire pour au moins 99,9% en masse) de TiO2 de forme anatase. L'utilisation de TiO2 sous forme rutile se révèle également intéressante, dans la mesure où le TiO2 sous cette forme est photoactivée par le spectre de la io lumière visible. Selon un autre mode de réalisation intéressant, l'oxyde de titane utilisé comprend un mélange de TiO2 de forme anatase et de TiO2 de forme rutile, avec une proportion d'anatase/rutile de préférence entre 50/50 et 99/1, par exemple entre 70/30 et 90/10, et typiquement de l'ordre de 80/20. 15 Par ailleurs, notamment pour optimiser les échanges entre le matériau semi-conducteur et les agents chimiques et/ou biologiques dispersés dans le flux gazeux, il est le plus souvent avantageux que le matériau semi-conducteur utilisé ait une surface spécifique comprise entre 20 et 500 m2/g, de préférence supérieure ou égale à 40m2/g, et encore plus avantageusement au moins égale à 20 100 m2/g. La surface spécifique à laquelle il est fait référence ici est la surface spécifique BET mesurée par adsorption d'azote selon la technique dite de Brunauer-Emmet-Teller. A cet effet, on peut notamment utiliser un semi-conducteur présentant en tant que tel une haute surface spécifique, ou bien déposé sur un support finement divisé ou poreux (tel que, par exemple, un 25 support de silice) présentant une haute surface spécifique. A titre d'oxyde de titane particulièrement avantageux, on pourra notamment utiliser l'oxyde de titane commercialisé par la société Degussa sous le nom de TiO2 de type P25. Le matériau semi-conducteur photoactivé qui est utilisé selon l'invention 30 peut se présenter sous différentes formes physiques, en fonction du milieu gazeux traité, et notamment en fonction du volume de ce milieu et de la vitesse à laquelle on souhaite effectuer le traitement. De façon générale, le matériau semi- 2906473 9 conducteur peut être utilisé sous toute forme adaptée à son irradiation par un rayonnement de longueur d'onde permettant sa photoactivation et permettant la mise en contact avec le milieu gazeux à décontaminer. Dans le dispositif de l'invention, le matériau semi-conducteur utilisé est mis 5 en oeuvre à l'état immobilisé sur la surface d'un élément mobile du réacteur, le milieu gazeux à traiter étant mis en contact avec cette surface modifiée. Selon un mode particulier, la surface sur laquelle est immobilisé le matériau semi-conducteur de type oxyde de titane peut être une surface sur laquelle est déposé un support de haute surface spécifique (par exemple une couche de silice), le io matériau semi-conducteur étant immobilisé sur ce support. Selon un autre mode de réalisation, le matériau semi-conducteur peut être mis en oeuvre sous la forme d'un dépôt obtenu en déposant un film d'une dispersion (par exemple une dispersion aqueuse) de particules à base dudit semi-conducteur, sur une surface et en séchant ensuite le film obtenu. 15 Le dépôt à base de matériau semi-conducteur est de préférence un dépôt d'oxyde de titane choisi parmi les oxydes de titane préférentiels précités. Ainsi, il s'agit avantageusement d'un oxyde de titane contenant du TiO2 de forme anatase ou un mélange rutile/anatase et présentant une surface spécifique comprise entre 20 et 500 m2/g. Ce dépôt peut par exemple être obtenu en déposant un film 20 d'une dispersion (par exemple une dispersion aqueuse) de particules à base de matériau semi-conducteur de type oxyde de titane sur la surface de l'élément du réacteur, puis en séchant le film obtenu. Ce dépôt peut également être obtenu par séchage d'un film d'une dispersion dans un solvant non aqueux ou le semi-conducteur utilisé n'est pas soluble. Dans le cas où le semi-conducteur 25 photoactivé utilisé est de l'oxyde de titane, un dépôt d'oxyde de titane sur la surface peut être réalisé en déposant une solution de titanate et en traitant thermiquement le dépôt ainsi obtenu, ce par quoi on obtient la formation de TiO2 à partir du précurseur titanate. Le dépôt de matériau semi-conducteur de type oxyde de titane peut être 30 de nature continue ou discontinue, mais il s'agit de préférence d'un film solide continu réparti sur la totalité de la surface de la ou les éléments mobiles du réacteur, notamment pour optimiser la surface d'échange entre le flux gazeux et 2906473 l'oxyde de titane photoac:tivé. De préférence, le dépôt est présent sur toutes les faces de l'élément mobile susceptibles d'être activées sous l'effet de l'irradiation. Par ailleurs, ce dépôt a de préférence une épaisseur moyenne comprise entre 0,5 pm et 100 pm, par exemple entre 1 et 20 pm, cette épaisseur étant 5 typiquement de l'ordre de 5 pm. Les moyens d'irradiation associés au revêtement photocatalytique sont en général des sources de rayonnement comprenant des photons d'énergie supérieure à 3 eV (de préférence supérieure à 3,2 eV), par exemple une ou plusieurs lampes émettant des rayonnements comprenant des longueurs d'ondes lo inférieures à 400 nm (par exemple inférieures à 300nm), par exemple des lampes à lumière noire ou à lumière visible. Selon un mode de réalisation particulier, la source de rayonnement utilisée peut être la lumière solaire. Selon un mode de réalisation, ces sources de rayonnement sont localisées à l'extérieur du réacteur. Le cas échéant, pour permettre une activation du semi- conducteur, la paroi du réacteur comporte des ouvertures ou des parties constituées d'un matériau transparent à au moins une partie du rayonnement efficace émis par les sources, c'est-à-dire que la paroi du réacteur laisse passer au moins une partie des rayonnements qui ont une énergie suffisante pour activer le semi-conducteur.

Selon un autre aspect particulier, la présente invention a également pour objet un procédé adapté à la mise en oeuvre du dispositif précité. En particulier, l'invention vise également un procédé de décontamination d'un milieu gazeux, comportant l'étape consistant à faire passer au moins une partie du milieu gazeux à décontaminer à travers le dispositif tel que décrit.

Un tel procédé est particulièrement intéressant lorsque le milieu gazeux comporte des agents biologiques, notamment des bactéries et en particulier des bactéries sont du genre Legionella tel que Legionella pneumophila . Selon un mode de réalisation particulier de ce procédé, le milieu gazeux se présente sous la forme d'un aérosol.

En général, le procédé de l'invention est conduit sur un milieu gazeux comprenant des agents chimiques et/ou biologiques nocifs, toxiques, ou 2906473 11 pathogènes. Le cas échéant, l'inactivation consiste le plus souvent à dénuer les agents de leur caractère nocif, toxique, ou pathogène, notamment en transformant les agents chimiques ou en inhibant la capacité de réplication (reproduction) des agents biologiques.

5 Le "milieu gazeux" au sein duquel sont dispersés les agents précités est en général de l'air, mais il peut éventuellement s'agir d'un autre gaz. Néanmoins, pour une efficacité optimale du procédé de décontamination, il est préférable que le milieu gazeux contienne de l'oxygène. Selon un mode de réalisation particulier, le milieu gazeux se présente sous io la forme d'un aérosol qui comprend de fines gouttelettes liquides, en général des gouttelettes d'eau, dispersées au sein du milieu gazeux. Ainsi, par exemple, le milieu gazeux traité peut être un aérosol comprenant de l'air à titre de milieu gazeux dispersant et contenant des gouttelettes d'eau incluant des agents précités. is Cependant, les espèces chimiques et/ou biologiques peuvent également être simplement dispersées en tant que telles au sein du milieu gazeux. Quelle que soit la nature des agents chimiques et/ou biologiques et du milieu gazeux, le procédé de décontamination de la présente invention est effectué en mettant en contact le milieu gazeux avec un matériau 20 photocatalytique. Un tel matériau présente une activité catalytique lorsqu'il est exposé à un rayonnement. Ces matériaux comprennent généralement un semi-conducteur. Le dispositif et le procédé de l'invention vont maintenant être décrits plus en détail dans la description suivante, faite en référence au dessin ci-annexé, 25 dans lequel : la figure unique représente une vue schématique de côté en coupe d'un dispositif selon un mode préférentiel de l'invention. Le dispositif 1 illustré dans la figure comporte un réacteur 9 formé par un ventilateur tangentiel, et des moyens d'irradiation 7. Les ventilateurs tangentiels 30 sont connus en tant que tel et vendus par exemple par la société EBM-Pabst. Le réacteur 9 comporte un tambour 4 monté en rotation et relié à des moyens 2906473 12 d'entraînement (non illustré). Le tambour 4 est percé d'ouvertures entre lesquelles sont articulées des pales 5 recourbées et formant un angle avec la surface du tambour lorsqu'elles sont entraînées en rotation. Les pales 5 sont revêtues, sur une ou de préférence sur leurs deux faces par un matériau semi- s conducteur 6, par exemple de l'oxyde de titane. Dans la conception illustrée du dispositif, les pales 5 du ventilateur tangentiel forment des éléments mobiles munis d'un revêtement photocatalytique. Le réacteur 9 comporte par ailleurs une entrée 2 et une sortie 3 du flux gazeux, formée par le tambour 4 et les moyens de guidage 8. Les moyens de io guidage 8 sont composés d'une plaque de guidage 8a et d'une langue de vortex 8b. Le tambour 4 étant disposé dans l'entrée, et pourvu d'ouvertures, une partie du flux gazeux entrant dans le dispositif est aspiré à travers le tambour pour être refoulé à la sortie. Le positionnement et la géométrie des moyens de guidage induisent un degré de turbulence dans le flux gazeux. Le flux gazeux est ainsi is fortement brassé dans un courant turbulent à proximité des pales 5 revêtues de semi-conducteur 6. Ce brassage permet d'augmenter la probabilité de contact avec un agent biologique et/ou chimique et permet d'atteindre une efficacité très élevée. Avantageusement, les moyens de guidage 8 sont réglables afin de permettre la modification de la direction d'aspiration et de refoulement du flux 20 gazeux du réacteur. Le dispositif 1 comporte par ailleurs des moyens d'irradiation 7, dans le mode de réalisation illustré composés de deux lampes. Les lampes émettent un rayonnement approprié pour activer le photocatalyseur, généralement dans l'ultraviolet. Il peut s'agir notamment de lampes à émission UV (de type "lumière 25 noire") ou bien de lampes à émission de lumière visible. Avantageusement, le photocatalyseur est activé sous rayonnement dans le domaine UVA.Les moyens d'irradiation 7 sont disposés de façon à exposer au moins partiellement le dépôt photocatalytique au rayonnement. Sur la figure, les moyens d'irradiation comprennent deux lampes, mais en pratique, le nombre de lampes peut varier 30 ainsi que leur puissance. A titre indicatif, pour un réacteur cylindrique de 4 cm de diamètre et de 30 cm de long, 2 tubes à lumière noire (par exemple une lampe 2906473 13 UV 24 W mono-culot (modèle PLL en U de chez Philips) sont en général suffisants. Les moyens d'irradiation 7 sont de préférence disposés à proximité du ou des éléments mobiles munis d'un revêtement photocatalytique, au choix à 5 l'intérieur ou à l'extérieur du réacteur. En raison de la conception de certains composants du ventilateur, le positionnement de la lampe à l'extérieur du ventilateur est toutefois préféré dans le cadre de la conception illustrée. Lorsque le dispositif 1 est mis en marche, le tambour 4 est entraîné en rotation, créant une zone d'aspiration à l'entrée 2 du dispositif 1. Le flux gazeux, io illustré par des flèches sur la figure, est alors aspiré par l'entrée 2 et en grande partie à travers le tambour 4 avant d'être refoulé du réacteur par la sortie 3. La conception du dispositif décrit présente un certain nombre d'avantages. Tout d'abord, le dispositif permet une illumination périodique contrôlée des surfaces photocatalytiques du réacteur. En effet, le fonctionnement alterné du 15 photocatalyseur, lequel est successivement éclairé et non-éclairé, assure un retour périodique du semi-conducteur à l'état non activé, sans qu'il soit nécessaire d'interrompre la lampe, ce qui entraînerait une usure prématurée de celle-ci. Cependant, une partie de la surface photocatalytique demeure toujours éclairée et donc en fonctionnement,assurant ainsi une décontamination 20 constante dans le temps et fiable. En effet, la rotation du tambour entraîne les pales successivement devant la lampe, une partie des pâles étant à chaque instant illuminée et leur revêtement photocatalytique ainsi activé. Lorsque le tambour continue à tourner, la pale est alors entraîné loin de la lampe, permettant au photocatalyseur de retourner à 25 l'état désactivé. Par ailleurs, la présence du photocatalyseur sur des éléments mobiles, notamment sur des pales d'un ventilateur, permet d'augmenter la surface d'éclairement et de ce fait l'efficacité et la capacité de traitement du dispositif. Enfin, dans le dispositif décrit, les éléments mobiles et leur disposition 3o permettent par ailleurs d'assurer le brassage intense du flux gazeux, et de ce fait une bonne probabilité de contact entre les agents et la surface photocatalytique.

2906473 14 Le dispositif 1 décrit est de fabrication aisée. En effet, les ventilateurs tangentiels sont disponibles dans le commerce. Le tambour portant les pales peut être démonté pour être muni d'un dépôt de semi-conducteur par exemple par immersion dans une dispersion de semi-conducteur tel que le dioxyde de s titane. Plus spécifiquement, le dépôt peut être obtenu par dépôt d'une dispersion aqueuse de particules de semi-conducteur, puis séchage du film obtenu et en répétant éventuellement ces opérations. Un dépôt par immersion du tambour dans la dispersion est particulièrement aisé et permet d'assurer un dépôt sur les io deux faces. Le film a typiquement une épaisseur de l'ordre de 5 pm (microns), cette épaisseur pouvant être modulée notamment en jouant sur la concentration initiale de la dispersion de particules de semi-conducteur et sur le nombre de cycles de dépôt/séchage. Le dispositif 1 peut être utilisé pour décontaminer des débits gazeux 15 importants, typiquement compris entre 1 et 100 m3/h par minute, et ce avec une très bonne efficacité, à savoir une activité bactéricide supérieure à 90% telle que définie dans l'exemple en un seul passage. Ainsi, à la sortie 2 du dispositif, on récupère en général un flux gazeux où la majeure partie des agents biologiques et/ou chimiques est inactivée.

20 Le dispositif 1 peut comprendre, en aval de la sortie 3, des moyens de dérivation d'une partie du flux gazeux sortant, associés à des moyens d'analyse qualitative et/ou quantitative des agents biologiques et/ou chimiques dans le flux gazeux, analogues à ceux qui peuvent être présents en amont de l'entrée 2. Le dispositif peut également comprendre, en aval de la sortie 3, de 25 moyens de recirculation d'une partie ou tout du flux gazeux sortant vers l'entrée, afin de parfaire encore la décontamination des agents biologiques et/ou chimiques. En alternative, plusieurs dispositifs peuvent être disposés en série ou en parallèle, où le flux gazeux à traiter serait divisé en plusieurs parties. Le dispositif de l'invention se révèle particulièrement efficace pour la 30 décontamination de milieu gazeux contenant des agents biologiques et/ou chimiques nocifs, toxiques ou pathogènes.

2906473 15 Cette utilisation constitue, selon un autre aspect, un autre objet de la présente invention. Différentes caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de l'exemple illustratif exposé ci-après. EXEMPLE On a réalisé le traitement d'aérosols comprenant des bactéries Legionella pneumophila au moyen d'un dispositif tel que décrit sur les figures 1 à 2 présentant les caractéristiques suivantes : io diamètre du réacteur : 4,75 cm longueur totale du réacteur : 36,3 cm dimension des pales : 30,3 cm x 1 cm (curviligne) 16 pales - ce dispositif est connu sous la dénomination de tangential blower with 15 EC motor, type QG 030-303/12, commercialisé par la société ebm-papst. - oxyde de titane utilisé : TiO2 de type P25, commercialisé par la société Degussa, (oxyde de titane ayant un rapport des formes rutile/anatase de 20/80) présent dans le réacteur sous forme d'un dépôt d'épaisseur moyenne d'environ 5 dam et de BET égale à 50 m2/g. 20 - lampe utilisée : 0, 1 lampe à rayonnement UV (tube de lumière noire) de type UV 24 W mono-culot TL8W-08 (modèle PLL en U), commercialisée par la société Philips, ayant une puissance de 24 W, disposée à proximité du réacteur à une distance de moins de 1 cm des bords des pales les plus proches. Des d'aérosols ont été formés à partir d'une suspension aqueuse de 25 Legionella pneumophila comprenant 2 109 bactéries par mL d'eau, réparties entre 1,193 109 bactéries vivantes par mL et environ autant de bactéries mortes (0,807 109 bactéries mortes par mL). Ces aérosols ont été produits en injectant à l'aide d'une pompe péristaltique la solution contenant Legionella pneumophila dans le flux au travers d'un système de type Venturi.

5 2906473 16 Dans chaque cas, on a quantifié le rapport bactéries vivantes / bactéries totales (BV/BT). Cette quantification a été réalisée en procédant comme suit. Les bactéries Legionella pneumophila quel que soit leur état sont récupérées, après passage dans le dispositif photocatalytique (ou lors des blancs 5 réalisés), dans une colonne à bulles d'un volume d'environ 9000 mL contenant un liquide de récupération (eau stérile pouvant contenir du glycérol), de volume 1000 mL. 30mL de solution sont prélevées puis filtrées sur un filtre de surface 2 cm2, afin de récupérer l'ensemble des bactéries. Les bactéries sur filtres sont alors mises au contact de deux colorants, un colorant vert (SYTO9 de Invitrogen) et un lo colorant rouge (l'iodure de propidium IP). L'iodure de propidium ne pénètre dans la bactérie que si la paroi de celle-ci est abîmée. Le comptage des bactéries sur filtres est effectué par la technique de microscopie à épifluorescence. L'efficacité bactéricide est alors donnée par le rapport entre la valeur BV/BT à la sortie et à l'entrée du réacteur. ls Les conditions des essais réalisés et les résultats obtenus sont reportés dans le tableau 1 ci-après.

2906473 17 Tableau I: inactivation de bactéries Legionella pneumophila contenues dans un aérosol Réacteur 1 (tangentiel) Débit de l'aérosol 5 m3/h dans le réacteur (83 L/min) Température [C ] 28,7 Humidité relative 14 (%) Bactéries vivantes 6 par Litre d'air 1,43. 10 a) à 59,6 Io as l'entrée du U) réacteur 0 I- o co ~ m en -t a) o 76 cl. ô sortie du 4,1 % r:C m réacteur .a, Efficacité 93,1 % bactéricide (%) 5

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de décontamination d'un milieu gazeux, comprenant un réacteur (9), au moins un élément (5) muni d'un revêtement photocatalytique (6) et des moyens d'irradiation (7) associés, caractérisé en ce que ledit élément (5) muni d'un revêtement photocatalytique est mobile.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le revêtement photocatalytique (6) comprend de l'oxyde de titane.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit élément (5) io muni d'un revêtement photocatalytique (6) du réacteur (9) est entraîné en mouvement par un moteur.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit élément (5) mobile assure également l'aspiration et le refoulement du milieu gazeux du réacteur (9). 15

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit élément (5) mobile est formé de pales d'un ventilateur.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit élément (5) mobile est formé de pales d'un ventilateur tangentiel.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les 20 moyens d'irradiation (7) activent une partie du revêtement photocatalytique de manière périodique.

8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, comportant : - un réacteur (9) comprenant un tambour (4) susceptible d'être entraîné en rotation par des moyens d'entraînement, sur lequel tambour étant 25 disposés des pales (5) munies sur au moins l'une de leurs faces d'un revêtement photocatalytique (6), lequel tambour forme avec des moyens de guidage (8) une entrée (2) adaptée à l'introduction du milieu gazeux et une sortie (3) adaptée à l'évacuation du milieu gazeux, et 2906473 19 des moyens d'irradiation (7) du revêtement photocatalytique disposés de manière à irradier au moins partiellement le revêtement photocatalytique.

9. Procédé de décontamination d'un milieu gazeux, comportant l'étape 5 consistant à faire passer au moins une partie du milieu gazeux à décontaminer à travers le dispositif selon l'une des revendications 1 à 8.

10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le milieu gazeux comporte des agents biologiques.

11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le milieu i o gazeux comporte des bactéries.

12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel les bactéries sont du genre Legionella.

13. Procédé selon la revendication 11, dans lequel les bactéries sont du genre Legionella tel que Legionella pneumophila. 15

14. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13, dans lequel le milieu gazeux se présente sous la forme d'un aérosol.