FR3115712A1 - Dispositif purificateur d’air - Google Patents

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Jérôme Giacomoni
Mathieu Gobbi
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Abstract

Un dispositif purificateur d’air comprend une première surface en matériau non-isolant, de dimension supérieure à environ 1 m2, configurée pour s’étendre dans une zone à dépolluer, et un générateur électrique configuré pour placer ladite première surface à un premier potentiel compris entre environ 5 kV et environ 500 kV par rapport à une surface de référence, de façon à générer un champ électrique entre ladite première surface et ladite surface de référence supérieur à environ 10 kV/m. Figure 1B

Description

Dispositif purificateur d’air
Domaine technique de l'invention
L’invention concerne un dispositif purificateur d’air et plus précisément un dispositif capable de détruire des particules fines présentes dans l’air ambiant. Un tel dispositif est destiné à dépolluer l’air ambiant d’une zone à dépolluer, notamment une zone située en extérieur.
Etat de la technique
La combustion de carburants entraîne notamment l’émission de particules fines et ultrafines. Ces particules, dont la faible masse moyenne les maintient en suspension dans l’air ambiant, posent un problème majeur de santé publique. En métrologie des particules (ou « PM » selon l’abréviation de l’expression anglo-saxonne « Particulate Matter »), on distingue, selon la taille des particules, notamment les particules fines « PM10 », « PM2,5 » ou « PM1 », de diamètres respectivement inférieurs à 10 μm, 2,5 μm ou 1 μm. Les particules de diamètre inférieur à 0,1 μm tombent dans la classification des « particules ultrafines ».
La surveillance de la qualité de l’air fait appel à des méthodes physiques très sophistiquées de détection des particules polluantes fines et ultrafines, impliquant par exemple l’utilisation de microbalances à quartz, des sondes à rayons bêta, ou des procédés de comptage optique grâce à des capteurs à diffraction laser.
Pour l’assainissement de l’air dans les milieux confinés tels que l’intérieur d’une pièce habitée, certains dispositifs, disponibles dans le commerce, consistent à ioniser les particules fines en suspension. De cette façon, lesdites particules ionisées vont s’agglomérer, et les agglomérats, de masse supérieure, chutent sur le sol, ou s’accrochent aux parois de la pièce par effet électrostatique, où ils peuvent être stockés et collectés.
Aujourd’hui, la dépollution de l’air en extérieur consiste principalement à limiter l’émission des particules à la source, par exemple au moyen de dispositifs tels que les pots d’échappement catalytiques pour les véhicules, les filtres pour les chaufferies collectives et industrielles ou les incinérateurs à ordures.
Pour dépolluer l’air ambiant extérieur des particules fines et ultrafines, au moins localement, une approche récente consiste à aspirer et filtrer les particules fines et ultrafines en suspension dans l’air ambiant. La société néerlandaise Envinity ® a rendu publique la conception d’aspirateurs ultrapuissants contenant des filtres, qui seraient capables de traiter 800.000 m3d’air par heure, en revendiquant une filtration de 95% des PM et 90% des particules ultrafines de l’air traité [Réf. 1]. Cependant, cette approche consomme beaucoup d’énergie, puisqu’elle met en jeu la circulation d’un grand volume d’air à travers une petite surface. De plus, le changement et le nettoyage des filtres engendrent des coûts importants en matériel et en main d’œuvre.
Pour dépolluer l’air ambiant extérieur, il est également connu l’utilisation de photocatalyseurs, comme par exemple le dioxyde de titane (TiO2). Le TiO2, lorsqu’activé par des rayons ultra-violets émis par une source naturelle ou artificielle, permet une oxydation de polluants (par réaction de photocatalyse) qui sont alors convertis en produits d’oxydation, CO2et H2O. La photocatalyse est mise en œuvre au moyen d’un revêtement comprenant le photocatalyseur, appliqué sur des murs extérieurs, par exemple dans les lieux publics ou aux abords des axes routiers. Ce procédé permet de détruire les odeurs ou de nettoyer les surfaces. Cependant, ce procédé est limité puisqu’il n’agit que sur les particules qui viennent naturellement se déposer sur les surfaces traitées.
Récemment, le déposant a mis en œuvre un dispositif de dépollution locale de l’air ambiant, qui utilise la surface de l’enveloppe d’un ballon captif pour capter et transformer des particules fines en CO2et H2O [Réf. 2]. Le dispositif de dépollution est basé sur la différence de potentiel entre l’enveloppe du ballon et l’environnement, cette différence de potentiel permettant d’attirer les particules fines sur l’enveloppe où elles peuvent être dégradées, par exemple au moyen d’un revêtement comprenant du dioxyde de titane. Cependant, en pratique, le déposant a montré que l’effet du vent sur les particules fines s’avérait souvent prépondérant par rapport à l’attraction électrique, si bien que les particules fines ont tendance à glisser sur le ballon en présence de vent.
La présente demande décrit un dispositif purificateur d’air, adapté pour fonctionner également en extérieur et avec une faible consommation d’énergie, mais dont l’efficacité est renforcée.
Dans la présente description, le terme « comprendre » signifie la même chose que « inclure », « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments non décrits ou représentés. En outre, dans la présente description, le terme « environ » ou « sensiblement » est synonyme de (signifie la même chose que) une marge inférieure et/ou supérieure de 10%, par exemple 5%, de la valeur respective.
Selon un premier aspect, la présente description concerne un dispositif purificateur d’air comprenant :
- une première surface en matériau non-isolant, de dimension supérieure à environ 1 m2, configurée pour s’étendre dans une zone à dépolluer ;
- un générateur électrique configuré pour placer ladite première surface à un premier potentiel compris entre environ 5 kV et environ 500 kV par rapport à une surface de référence, de façon à générer un champ électrique entre ladite première surface et ladite surface de référence supérieur ou égal à environ 10 kV/m.
Par matériau non-isolant, on comprend un matériau conducteur ou impédant, c’est-à-dire un matériau susceptible de transmettre totalement ou partiellement un potentiel électrique. Dans la suite de la description, on parlera également pour un matériau non-isolant de matériau d’impédance électrique finie. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, un tel matériau non-isolant est un matériau dont la conductivité est d’au moins 10-4S/cm, par exemple d’au moins 1 S/cm, par exemple d’au moins 10 S/cm.
Le matériau non-isolant peut comprendre un matériau unique ou une combinaison de différents matériaux. Par exemple, le matériau non-isolant composant la première surface peut comprendre un additif,e.g.,de l’aluminium, rendant ledit matériau conducteur ou d’impédance finie non nulle. La première surface peut également comprendre un matériau multi couches.
Le déposant a montré qu’il était ainsi possible de piéger des particules fines présentes dans l’air ambiant avec une efficacité renforcée en comparaison des dispositifs connus. Un champ électrique intense, par exemple de l’ordre de 10 kV/m ou supérieur est généré entre ladite première surface et la surface de référence. Les particules chargées électriquement et présentes dans l’air ambiant vont alors être soumises à l’influence du champ électrique. Suivant la polarité du champ et le signe de la charge électrique desdites particules, lesdites particules vont être attirées soit par la première surface, soit par la surface de référence, et se déposer, respectivement, sur la première surface ou la surface de référence.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le générateur électrique est un générateur de courant continu ou alternatif.
Ledit premier potentiel auquel est placé la première surface est compris entre environ 5 kV et environ 500 kV par rapport à la surface de référence, de façon à générer un champ électrique entre les deux surfaces supérieur ou égal à environ 10 kV/m. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le premier potentiel est compris entre environ 10 kV et environ 500 kV, par exemple entre environ 30 kV et environ 100 kV. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la distance maximale séparant le (ou les) point(s) de ladite première surface le(s) plus proche(s) de la surface de référence est inférieure ou égale à n/10 mètres, lorsque le premier potentiel = n kV. Par exemple, lorsque le premier potentiel est égal à 5 kV, ladite distance maximale est égale à 0,5 m, de façon à générer un champ électrique entre les deux surfaces supérieur ou égal à environ 10 kV/m.
L’aire de la première surface est supérieure à environ 1 m2. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’aire de la première surface est supérieure à environ 5 m2, par exemple supérieure à environ 10 m2, par exemple supérieure à environ 20 m2, par exemple supérieure à environ 100 m2. De telles grandes surfaces peuvent permettre de traiter un large volume d’air et une grande quantité de particules fines lorsque le dispositif est déployé pour dépolluer une zone. Afin que le poids du dispositif et la résistance au vent ne deviennent pas pénalisants, et au vu de la mise en œuvre et du coût du dispositif, des matériaux légers peuvent être préférés pour composer la première surface, tels que des matériaux perméables, comme des tôles fines et percées, des filets, toiles, et combinaisons de ceux-ci. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la première surface comprend au moins un matériau souple, par exemple sélectionné dans le groupe comprenant caoutchouc, toile enduite, toile laminée. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’au moins un matériau souple comprend une trame textile,e.g.,polyester, recouverte d’un film,e.g.,en pvc ou en polyuréthane. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la première surface comprend au moins un matériau rigide, par exemple un métal,e.g.,aluminium, ou un alliage métallique,e.g.,acier inoxydable. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’au moins un matériau rigide se présente sous forme de tôles rigides trouées.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite première surface comprend une toile et/ou un filet. Une toile au sens de la présente description est un réseau de fils bidimensionnel, maillé (c’est-à-dire agencé selon des motifs sensiblement réguliers), dans lequel les dimensions moyennes des mailles sont inférieures à environ 1 cm. Un filet au sens de la présente description est un réseau de fils bidimensionnel. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le filet est maillé, les dimensions moyennes des mailles étant par exemple supérieures ou égales à environ 1 cm. Par exemple, un filet peut être constitué d’un assemblage de cordes nouées et/ou d’un réseau de fils métalliques soudés entre eux.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la surface de référence est la terre. De cette façon, avantageusement, certaines particules fines chargées pourront se déposer sur le sol et être lessivées par la pluie et/ou collectées.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite surface de référence est comprise dans le dispositif purificateur d’air. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite surface de référence possède une ou plusieurs des caractéristiques précitées en référence à la première surface, par exemple en termes de composition, de dimension, de forme. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la surface de référence est une surface en matériau non-isolant, configurée pour s’étendre dans ladite zone à dépolluer. Avantageusement, la surface de référence peut être de dimension supérieure à environ 1 m2.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la surface de référence est connectée électriquement à la terre, et acquiert ainsi le même potentiel que la terre. La surface de référence peut être connectée électriquement à la terre au moyen d’un élément conducteur électriquement. Par exemple, lorsque la surface de référence est reliée au sol,e.g.,par un mât ou pied, le mât ou le pied peut être conducteur électriquement ou l’élément conducteur électriquement peut comprendre un câble électrique disposé par exemple le long du mât ou pied, sur une surface externe ou interne du mât ou pied. Alternativement, la surface de référence peut être placée à un potentiel différent du potentiel de la terre et du premier potentiel, de sorte que le champ électrique entre les deux surfaces soit supérieur ou égal à environ 10 kV/m. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les potentiels de la première surface et de la surface de référence sont de signe opposé. Avantageusement, une telle configuration du dispositif purificateur d’air permet d’obtenir une grande différence de potentiel entre ladite première surface et ladite surface de référence sans pour autant placer les potentiels des deux surfaces à des valeurs trop élevées. Par exemple, le première surface peut être placée à +50 kV et la surface de référence à -50 kV, de sorte que la différence de potentiel soit de 100 kV.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la surface de référence est ponctuelle. Par « surface ponctuelle », on entend dans la présente description une surface formée par une extrémité d’au moins un fil, ou d’au moins un câble, ou d’au moins une pointe, et combinaisons de ceux-ci. Par exemple, la surface de référence peut être constituée d’une extrémité d’un seul fil, ou d’un seul câble, ou d’une seule pointe. Selon un autre exemple, la surface de référence peut être constituée d’extrémités d’une pluralité de fils. Contrairement à un filet ou à une toile, la pluralité de fils d’une telle surface ponctuelle n’est pas assemblée, dans le sens où les fils de la pluralité de fils ne forment pas un réseau bidimensionnel.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite première surface est enduite d’un revêtement comprenant un photocatalyseur capable de transformer au moins une partie des particules fines déposées sur ladite première surface en produits d’oxydation CO2et H2O. Le photocatalyseur est ainsi capable de fragmenter les particules fines déposées sur le revêtement de ladite première surface, et de les convertir en produits d’oxydation CO2et H2O selon un mécanisme décrit par exemple dans [Réf. 3]. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le revêtement est présent sur au moins une partie de la première surface. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le photocatalyseur est un semi-conducteur ayant une large bande interdite ou gap. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le photocatalyseur est sélectionné dans le groupe incluant les photocatalyseurs comprenant du TiO2, ZnO, CeO2, ZrO2, SnO2, CdS, ZnS, et combinaisons de ceux-ci. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le revêtement contient du dioxyde de titane TiO2. Parmi les différents photocatalyseurs, ceux incluant ou consistant enTiO2présentent un fort pouvoir oxydant, une bonne robustesse (notamment une bonne stabilité dans le temps) et un bas coût.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ledit revêtement résulte de l’application d’une solution contenant le photocatalyseur sur la première surface, comme décrit par exemple dans la [Réf. 2], suivie d’une étape de séchage durant laquelle le revêtement se forme. Une telle solution, lorsqu’elle est appliquée sur la première surface, permet avantageusement de stabiliser le revêtement. La solution peut contenir un ou plusieurs stabilisants en faible quantité, qui évitent au revêtement de s’effriter une fois sec.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, la surface de référence est également enduite d’un revêtement comprenant un photocatalyseur capable de transformer au moins une partie des particules fines déposées sur la surface de référence en produits d’oxydation CO2et H2O.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, un tel revêtement est présent sur au moins une partie de la surface de référence. Le revêtement de la surface de référence et le photocatalyseur compris dans le revêtement peuvent être identiques en tout point ou posséder au moins une caractéristique commune avec, respectivement, le revêtement et le photocatalyseur décrits plus haut en référence à la première surface.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite première surface présente une forme configurée pour :
- orienter des flux d’air ambiant ; et/ou
- s’orienter en fonction du vent ; et/ou
- créer une ou plusieurs zones de dépression.
Une zone de dépression au sens de la présente description est une zone dans laquelle on observe une quasi absence de vent ou flux d’air. Une telle absence ou diminution de vent induite localement par la zone de dépression a pour effet de maximiser les contacts entre ladite première surface et les particules fines présentes dans l’air ambiant et/ou entre la surface de référence et les particules fines présentes dans l’air ambiant. Certaines formes permettent de générer des zones de dépression, telles que les formes présentant au moins une cavité ou ouverture centrale, comme par exemple les formes en tore.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite première surface et/ou la surface de référence peut être plane ou présenter au moins une courbure. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite première surface comprend au moins une partie dont la forme est sélectionnée dans le groupe comprenant les formes toriques. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ladite première surface comprend une partie de forme torique. Cette forme en tore peut s’avérer très avantageuse, par exemple, lorsque ladite partie de la première surface est formée par une toile gonflable. Le faible rayon courbure propre au tore occasionnera alors des efforts d’autant moins importants lors du gonflage et en termes de résistance au vent. En outre, la cavité centrale du tore permet de laisser passer les rayons du soleil, ce qui peut s’avérer avantageux, par exemple lorsque le dispositif est amené à prendre partiellement ou totalement la forme d’un mobilier urbain, ou à être compris dans un mobilier urbain.
Additionnellement, la surface de référence peut également présenter une des formes précitées en référence à la première surface. De façon alternative, seule la surface de référence peut présenter une des formes précitées, et pas la première surface.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif comprend en outre au moins une pointe agencée sur ladite première surface ou sur ladite surface de référence, de nature à renforcer localement le champ électrique généré entre les deux surfaces à l’extrémité de la pointe. Un tel renforcement du champ électrique se produit à l’extrémité de la pointe, du fait de « l’effet de pointe », par exemple décrit dans la [Réf. 4], et ce renforcement est d’autant plus fort localement que la pointe est pointue, c’est-à-dire présentant un rayon de courbure plus petit. Des pointes usinées dans ce but sont disponibles dans l’industrie avec des rayon de courbure de l’ordre de quelques micromètres. Un autre effet découlant directement de l’effet de pointe, appelé « effet couronne » ou « effet corona », et détaillé par exemple dans la [Réf. 2] et la [Réf. 5], est alors susceptible d’être produit à l’extrémité de l’au moins une pointe. Lorsque le champ électrique est généré entre les deux surfaces, passé un certain seuil de tension, l’au moins une pointe va émettre des ions en cascade par décharge corona et ainsi contribuer à l’ionisation de l’air ambiant à proximité de la pointe.
Les ions ainsi produits sont alors susceptibles d’entrer en interaction avec des particules finesneutresen suspension dans l’air ambiant. Les particules fines neutres entrées en interaction avec les ions acquièrent alors à leur tour une charge électrique. Suivant la polarité du champ et le signe de la charge électrique desdites particules, lesdites particules vont alors être attirées soit par la première surface, soit par la surface de référence, et se déposer, respectivement, sur la première surface ou la surface de référence. Ainsi, avantageusement, la capacité du dispositif purificateur d’air à piéger les particules fines s’étend aux particules fines neutres.
Une condition pour que l’effet couronne puisse être observé est que l’au moins une pointe soit conductrice d’électricité. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’au moins une pointe est formée du même matériau non-isolant composant une partie ou la totalité de la première surface. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’au moins une pointe comprise dans la surface de référence est formée du même matériau non-isolant composant une partie ou la totalité de la surface de référence.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif comprend une pluralité dedites pointes, agencées sur ladite première surface et/ou ladite surface de référence, de nature à renforcer localement le champ électrique généré entre les deux surfaces à l’extrémité des pointes. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le nombre total de pointes émettrices d’ions agencées sur la première surface et/ou la surface de référence est compris entre 2 et 10.000, par exemple entre 10 et 100, par exemple entre 100 et 1000, par exemple entre 200 et 1000. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les pointes de la pluralité de pointes ont des longueurs différentes, afin d’améliorer le traitement de particules fines se trouvant à des distances différentes de ladite première surface ou de ladite surface de référence.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif comprend en outre au moins un dispositif ionisant configuré pour ioniser une partie des particules fines présentes dans l’air ambiant par effet couronne. Le dispositif ionisant peut être similaire ou identique au dispositif ionisant décrit dans la [Réf. 2] et comprendre un générateur électrique propre,e.g.,sous forme de panneau solaire disposé sur le dispositif purificateur d’air. Alternativement, le générateur électrique configuré pour placer la première surface audit premier potentiel peut également servir de générateur électrique à l’au moins un dispositif ionisant, selon un ou plusieurs exemples de réalisation.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le nombre total de dispositifs ionisants compris dans le dispositif purificateur d’air est compris entre 10 et 50 dispositifs ionisants contenant chacun entre 5 et 30 pointes émettrices d’ions. Les dispositifs ionisants peuvent par exemple être répartis de façon régulière sur la première surface et/ou la surface de référence.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif comprend au moins une deuxième surface pouvant présenter les mêmes caractéristiques précitées en référence à la première surface, et pouvant être placée à un deuxième potentiel par ledit générateur électrique, ledit deuxième potentiel étant compris entre environ 5 kV et environ 500 kV par rapport à la surface de référence, de façon à générer un champ électrique entre ladite deuxième surface et ladite surface de référence supérieur ou égal à environ 10 kV/m.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif comprend en outre au moins un dispositif de brumisation d’eau électriquement chargée. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, ledit au moins un dispositif de brumisation d’eau électriquement chargé comprend au moins une buse de brumisation émettant des gouttelettes d’eau, au moins une alimentation en eau, et des moyens pour charger électriquement les gouttelettes d’eau émises par l’au moins une buse de brumisation. Les gouttelettes d’eau chargées électriquement ainsi produites vont se retrouver en suspension dans l’air ambiant, et vont attirer et collecter les particules fines. Les particules fines en suspension dans l’air ambiant vont alors s’agglomérer ou rester piégées à l’intérieur et/ou à la surface des gouttelettes, et vont tomber au sol, où elles peuvent être lessivées et/ou collectées. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, les moyens pour charger électriquement les gouttelettes d’eau peuvent comprendre un générateur électrique propre au dispositif de brumisation, par exemple agencé à l’intérieur ou à proximité du dispositif de brumisation. Alternativement, le générateur électrique configuré pour placer la première surface audit premier potentiel peut également servir de générateur électrique à l’au moins un dispositif de brumisation. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’eau comprise dans les gouttelettes d’eau est chargée à un potentiel d’au moins 1 kV, par exemple 5 kV. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le diamètre moyen des gouttelettes d’eau émises par le dispositif de brumisation est compris entre 1 micron et 1 mm, par exemple entre 5 et 100 microns, par exemple entre 5 et 10 microns. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, l’au moins un dispositif de brumisation peut être agencé au-dessous de ladite première surface et/ou au-dessous de la surface de référence, de sorte que les gouttelettes d’eau chargée électriquement ne soient émises que vers le sol. Lorsque l’au moins un dispositif de brumisation est une pluralité de dispositifs de brumisation, les dispositifs de brumisation peuvent par exemple être répartis de façon régulière sur la première surface et/ou la surface de référence, de façon à ne pas générer de conflit avec d’autres composants du dispositif purificateur d’air, comme par exemple les dispositifs ionisants décrits plus haut.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif comprend en outre au moins un variateur de champ électrique configuré pour changer la polarité du champ électrique généré par le générateur électrique entre ladite première surface et ladite surface de référence. Il est ainsi possible d’inverser le signe du premier potentiel, auquel est placée ladite première surface, ce qui entraîne une attraction de particules fines chargées de signe opposé par ladite première surface, lesdites particules fines de signe opposé venant alors se déposer sur ladite première surface. De la même façon, selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le signe du potentiel auquel est placée la surface de référence peut également être inversé par le biais du variateur de champ électrique. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le variateur de champ électrique est configuré pour effectuer un changement de polarité du champ électrique à une fréquence prédéterminée,e.g.,selon des cycles d’environ 0,1 seconde à environ 10 secondes.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif comprend en outre un système de contrôle de flux d’air configuré pour diriger l’air ambiant vers ladite première surface du dispositif. Le système de contrôle de flux d’air peut également, ou alternativement diriger l’air ambiant vers ladite surface de référence. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le système de contrôle de flux d’air comprend des bâches déroulantes ou pliables. De telles bâches sont déployées dans la périphérie du dispositif pour contrôler les flux d’air ambiant, et orienter par exemple la direction du vent.
Selon un deuxième aspect, la présente description concerne un procédé de dépollution pour dépolluer l’air ambiant d’une zone à dépolluer au moyen d’un dispositif purificateur d’air selon le premier aspect, le procédé comprenant :
- la mise en place de ladite première surface au-dessous et/ou au-dessus et/ou autour de la zone à dépolluer ;
- la génération d’un champ électrique supérieur ou égal à environ 10 kV/m par le générateur électrique entre ladite première surface et la surface de référence.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif est configuré pour être déplaçable. Ainsi, tout ou partie du dispositif peut être rangé, par exemple dans un hangar, et déployé pour des missions de dépollution. Alternativement, le dispositif peut être déployé de façon permanente à un endroit donné, par exemple dans une zone à dépolluer. Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif prend totalement ou partiellement la forme d’un mobilier urbain, ou est compris dans un mobilier urbain. Le mobilier urbain peut par exemple être de type ombrière et/ou abri.
Selon un ou plusieurs exemples de réalisation, le dispositif purificateur d’air comprenant en outre un dispositif de brumisation, le procédé comprend en outre la brumisation de gouttelettes d’eau électriquement chargées par le dispositif de brumisation.
Brève description des figures
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description, illustrée par les figures suivantes :
, un schéma illustrant une vue en plongée d’un exemple de dispositif purificateur d’air selon la présente description ;
, un schéma illustrant une vue de côté du même exemple de dispositif que celui illustré sur la , dans lequel le dispositif de brumisation est activé
, un schéma illustrant une vue transversale de la vue illustrée sur la .
Description détaillée de l’invention
Sur les figures, les éléments ne sont pas représentés à l'échelle pour une meilleure visibilité.
Un premier exemple de dispositif selon la présente description est illustré sur les Figures 1A, 1B et sur la .
Dans cet exemple particulier, le dispositif 1 comprend une première surface 2 en matériau non-isolant et de dimension supérieure à 10 m2, égale à quelques dizaines de m2. Le dispositif 1 comprend en outre une surface de référence 4.
Dans cet exemple, la première surface 2 comprend une partie flexible 22 constituée d’une toile gonflable de forme torique disposée au-dessus d’une partie 21 sensiblement plane, par exemple une partie rigide en forme de disque et constituée d’un filet métallique,e.g.,en acier inoxydable. La surface de référence 4 comprend un disque métallique, par exemple sensiblement identique à celui de la première surface. Les deux disques sensiblement plans 21 et 4 sont dans cet exemple disposés de façon parallèle entre eux, et parallèles par rapport au sol. Les deux surfaces 2 et 4 sont reliées au sol par un mât ou pied central 5. La surface de référence 4 est agencée au-dessous du disque 21 de la première surface 2, à une hauteur comprise par exemple entre 3 m et 5 m par rapport au sol. La hauteur du disque 21 compris dans la première surface peut quant à elle être supérieure, de sorte que la distance entre les deux disques 21 et 4 soit comprise entre 1 m et 3 m. D’autres hauteurs sont envisageables, dans la mesure où la condition sur la valeur du champ électrique généré entre les deux surfaces 2 et 4 est respectée, en d’autres termes, tant que la valeur du champ est supérieure ou égale à 10 kV/m.
Dans cet exemple, un générateur électrique 3 - montré sur la uniquement - est disposé sur le mât 5 entre les deux surfaces 2 et 4. Dans d’autres exemples de réalisation, le générateur peut également être agencé ailleurs, comme par exemple à hauteur du sol ou à l’intérieur du mât 5 lorsque celui-ci est creux. Le générateur est configuré pour placer la première surface 2 à un premier potentiel compris entre environ 5 kV et environ 500 kV par rapport à la surface de référence 4, de sorte que le champ électrique généré entre la première surface 2 et la surface de référence 4 soit au moins égal à environ 10 kV/m.
Par exemple, le premier potentiel est égal à environ 10 kV. La surface de référence peut être placée au même potentiel que le sol. Des câbles électriques (non montrés) permettent de connecter électriquement le disque de la surface de référence 4 au sol afin de le placer au même potentiel que le sol. Dans d’autres exemples, le mât 5 peut être conducteur d’électricité sur toute la longueur entre le sol et la surface de référence 4. En revanche, le mât 5 est avantageusement isolant sur au moins une partie de la longueur reliant les deux surfaces 2 et 4, afin de maintenir la différence de potentiel souhaitée entre les deux surfaces.
Dans cet exemple, le générateur 3 comprend également un câble électrique relié (non montré) à la première surface 2.
Comme illustré sur la , à la fois la première surface 2 et la surface de référence 4 sont enduites d’un revêtement 6 comprenant un photocatalyseur capable de transformer au moins une partie des particules fines déposées sur lesdites surfaces en produits d’oxydation CO2 et H2O. Le revêtement recouvrant la première surface est par exemple identique au revêtement recouvrant la surface de référence en termes de composition, et recouvre l’intégralité des deux surfaces. Le photocatalyseur comprend par exemple du dioxyde de titane ou TiO2.
Dans cet exemple de dispositif, comme illustré sur les Figures, la première surface et la surface de référence 4 comprennent toutes deux une pluralité de pointes 7, de nature à renforcer localement le champ électrique généré entre les deux surfaces, à l’extrémité de chaque pointe 7. Dans cet exemple, les pointes 7 sont réparties de façon régulière sur chacun des deux disques (21, 4), et se font face,i.e.,pour chaque disque, les pointes 7 sont agencées sur la face du disque faisant face à l’autre disque. Les pointes 7 sont par exemple constituées du même métal que les disques (21, 4). D’autres dispositifs sont également envisageables selon la présente description, qui ne comprennent pas de pointes 7. De même, des dispositifs alternatifs peuvent comprendre en outre un ou plusieurs dispositifs ionisants, tels que ceux décrits dans la [Réf. 2], capables d’ioniser une partie des particules fines présentes dans l’air ambiant par effet couronne.
Dans cet exemple, le dispositif 1 comprend en outre un dispositif de brumisation d’eau électriquement chargée. Ce dernier comprend une pluralité de buses de brumisation 8 réparties, par exemple, de façon régulière à 50 cm d’intervalle sur la circonférence du disque 4, côté sol. Les buses 8 émettent des gouttelettes d’eau 9 électriquement chargée. Dans cet exemple, le dispositif de brumisation comprend également une alimentation en eau via le mât 5, et des moyens pour charger électriquement les gouttelettes d’eau 9 émises par les buses 8.
Dans cet exemple, le dispositif 1 prend avantageusement la forme d’un mobilier urbain de type ombrelle et/ou abri, et n’est pas configuré pour être déplaçable, mais pour rester en permanence dans une zone urbaine afin d’en purifier l’air.
Lorsque le dispositif est utilisé pour dépolluer une zone et que le champ électrique est généré par le générateur 3, les particules chargées électriquement et présentes dans l’air ambiant vont alors être soumises à l’influence du champ électrique. Suivant la polarité du champ et le signe de la charge électrique desdites particules, lesdites particules vont être attirées soit par la première surface, soit par la surface de référence, et se déposer, respectivement, sur la première surface 2 ou la surface de référence 4. Piégées de la sorte du fait de l’influence du champ électrique, les particules vont être successivement transformées par le photocatalyseur présent dans le revêtement 6, en produits d’oxydation inoffensifs tels que CO2et H2O.
Dans cet exemple, le champ électrique sera renforcé à l’extrémité des pointes 7, ce qui conduit avantageusement à ioniser les particules fines neutres. En outre, le tore de la première surface 4 crée avantageusement une zone de dépression qui va permettre d’amoindrir l’effet du vent, ce dernier ayant en effet tendance à faire glisser les particules fines sur la toile en les empêchant de s’y déposer.
Grâce à l’agencement combiné d’un revêtement adapté sur les deux surfaces 2 et 4 et de pointes 7 ionisantes, il est ainsi possible de bénéficier de la grande surface du dispositif 1 pour assurer une dépollution efficace de l’air ambiant. Un système de contrôle de flux d’air (non représenté) configuré pour diriger l’air ambiant vers, par exemple, ladite première surface 2 du dispositif peut avantageusement être intégré au dispositif. Un tel système de contrôle comprend par exemple une série de bâches déroulées se sorte à orienter les flux d’air ambiant.
En outre ce modèle 1 présente la possibilité de combiner le mode brumisation comme détaillé plus haut, qu’il peut s’avérer avantageux d’utiliser au moment opportun, par exemple avant la récréation, lorsque le dispositif purificateur est installé dans une cour d’école. Alternativement, lors d’une canicule, le mode brumisation peut être activé pour rafraîchir les passants.
Les critères de choix de l’emplacement d’un dispositif purificateur d’air selon le premier aspect de la présente description peuvent comprendre, de façon non-limitante, par exemple, la disponibilité d’un emplacement de surface importante, la proximité de la population, ce qui donne son intérêt à la dépollution de l’air, ou encore la disponibilité d’une alimentation en électricité et/ou en eau (lorsque le dispositif purificateur d’air comprend en outre un dispositif de brumisation), par exemple, la disponibilité d’un raccordement du dispositif au réseau d’électricité, au réseau d’eau et au réseau informatique de la ville ou de la commune comprenant ledit emplacement.
Bien que décrit à travers un certain nombre d’exemples de réalisation détaillés, le dispositif comprend différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l’homme de l’art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l’invention, telle que définie par les revendications qui suivent.
Références
Réf.1 : https://envinitygroup.com/
Réf. 2 : Brevet délivré FR 3075665
Réf. 3 : [Chem. Rev.,2014,114(19), pp 9919–9986,« Understanding TiO 2 Photocatalysis: Mechanisms and Materials »].
Réf. 4 : https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_de_pointe
Réf. 5 : https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_corona

Claims (15)

  1. Dispositif purificateur d’air comprenant :
    - une première surface en matériau non-isolant, de dimension supérieure à environ 1 m2, configurée pour s’étendre dans une zone à dépolluer ;
    - un générateur électrique configuré pour placer ladite première surface à un premier potentiel compris entre environ 5 kV et environ 500 kV par rapport à une surface de référence, de façon à générer un champ électrique entre ladite première surface et ladite surface de référence supérieur ou égal à environ 10 kV/m.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite première surface comprend une toile et/ou un filet.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel ladite première surface comprend une partie de forme torique.
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface de référence est le sol.
  5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1-3, dans lequel le dispositif comprend ladite surface de référence, ladite surface de référence étant une surface en matériau non-isolant, configurée pour s’étendre dans ladite zone à dépolluer.
  6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la surface de référence est une surface connectée électriquement à la terre.
  7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite première surface et/ou ladite surface de référence est enduite d’un revêtement comprenant un photocatalyseur capable de transformer au moins une partie des particules fines déposées, respectivement, sur ladite première surface ou ladite surface de référence en produits d’oxydation CO2et H2O.
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une pluralité de pointes agencées sur ladite première surface et/ou sur ladite surface de référence, de nature à renforcer localement le champ électrique généré entre les deux surfaces, à l’extrémité des pointes.
  9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un dispositif ionisant configuré pour ioniser une partie des particules fines présentes dans l’air ambiant par effet couronne.
  10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un dispositif de brumisation d’eau électriquement chargée.
  11. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un variateur de champ électrique configuré pour changer la polarité du champ électrique généré par le générateur électrique entre ladite première surface et ladite surface de référence.
  12. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un système de contrôle de flux d’air configuré pour diriger l’air ambiant vers au moins ladite première surface du dispositif.
  13. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif prend totalement ou partiellement la forme d’un mobilier urbain de type ombrière et/ou abri, ou est compris dans un mobilier urbain de type ombrière et/ou abri.
  14. Procédé de dépollution de l’air ambiant d’une zone à dépolluer au moyen d’un dispositif tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1-13, le procédé comprenant :
    - la mise en place de ladite première surface au-dessous et/ou au-dessus et/ou autour de la zone à dépolluer ;
    - la génération d’un champ électrique supérieur ou égal à environ 10 kV/m par le générateur électrique entre ladite première surface et la surface de référence.
  15. Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre :
    - la brumisation de gouttelettes d’eau électriquement chargées par un dispositif de brumisation d’eau électriquement chargée.
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