WO2021198527A1 - Procédé de désinfection virale de l'air et des fomites dans un espace défini - Google Patents

Procédé de désinfection virale de l'air et des fomites dans un espace défini Download PDF

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    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to the field of viral disinfection of defined spaces, in particular confined spaces, such as the interior volume of premises, of decontamination airlocks (in particular before accessing a confined space), of goods transport vehicles or passengers, such as train cars for example, or even smaller volumes of spacesuit chambers or other antiviral protective gear.
  • the invention thus aims to allow the effective disinfection of confined spaces and thus eliminate at least some of the drawbacks associated with the techniques currently proposed.
  • the present invention relates more specifically to a method for viral disinfection of the ambient air of such defined spaces and associated fomites.
  • the present invention also provides various embodiments of systems capable of implementing such a method.
  • associated fomites should be understood here to mean surfaces, materials or objects contaminated by one or more viruses, and liable to contaminate other objects, animals or people, thus playing a role. role in the spread of contagious viral disease.
  • these fomites can consist of surfaces of tables, seats or any other mobile or fixed object contained in the defined space considered.
  • a defined space corresponds either to a space capable of being substantially isolated in order to avoid an uncontrolled leakage of the interior air that it contains - we are talking about here in a confined or closed space, or to a defined volume in which moving air (continuous or batch) is exposed during a given time to one or more treatments, on the principle of a treatment chamber of a air flow as for respiratory protection or the treatment of air distribution ducts in a room.
  • the present invention is thus intended to allow the inactivation of viruses suspended in the air and / or, where appropriate, deposited on fomites present in defined spaces as illustrated above, as well as in the aeraulic and climatic installations which are associated with them for the renewal of hygienic air and / or thermal comfort.
  • virucidal products are applied by contact or spraying on the surfaces to be treated, the different materials making up the surfaces to be treated often requiring the use of different virucides.
  • indoor air often carries so-called airborne viruses in suspension, so that, without proper treatment, it is likely to recontaminate previously decontaminated surfaces.
  • the virucidal agents can be gases such as formaldehyde, chlorine dioxide or liquid gases such as hydrogen peroxide.
  • Viruses encountered during the contamination of premises are likely to be present in aerosols (suspended in the air), thus making indoor air a vector for the spread of contamination.
  • the virucidal agents employed are either aerosolized liquids or gases.
  • Aerosolization of liquids is particularly tricky because its effectiveness depends on the size and homogeneity of the droplets.
  • the efficiency of this gas is strongly impacted on the one hand by its concentration in the air and on the other hand by the humidity level of the air.
  • the relative humidity of the ambient air is involved in the biocidal capacity of ozone when this gas is introduced into said ambient air to carry out its disinfection. This influence results from the formation of specific ions which are particularly oxidizing during the decomposition of ozone.
  • Ozone is known to attack unsaturated bonds and form aldehydes, ketones or carbonyl compounds.
  • ozone can react very quickly with amino acids, proteins, protein functional groups and nucleic acids.
  • the reason for the importance of humidity in the ozone disinfection process is twofold. The first is physical. Higher humidity levels allow the rehydration of desiccated pathogens, which decreases their resistance to the action of ozone. Water also tends to form a thin layer around biological materials such as bacteria and viruses. In surface disinfection, this allows for the creation of a larger surface contact between the target pathogens and the ozone. This is significant for the second reason why humidity is a decisive factor for the biocidal effectiveness of ozone, as explained below.
  • ozone From a chemical point of view, and in the presence of water, the destructive action of ozone can follow two distinct paths: either by direct action, or by reaction intermediates called radical species. Because molecular ozone is very reactive, it can also react with water and form transient radical species which have extremely short but very reactive lifetimes. Similar to ozone, these species exhibit high oxidizing power and in turn can react with and inactivate harmful pathogens such as bacteria, viruses, fungi and yeasts.
  • the equipment for disinfection by ozonation of indoor air available in the prior art is often proposed for treatment in human presence.
  • the ozone levels used are at most a few tenths of ppm / m 3 in the treated air, at the outlet of the devices, mainly with regard to international and European standards which set the maximum level of ozone in the air.
  • the limit value for the protection of human health is defined as a daily maximum of the 8-hour moving average of 120 ⁇ g / m 3 , or 0.061 ppm.
  • the applicant therefore proposes a method for inactivating viruses present in a space defined by the controlled use of molecular ozone injected into the ambient air of the space defined to be treated (i.e. the air in contact with the virus) and by regulating the relative humidity (in other words the humidity rate) of the ozonated ambient air in order to significantly increase the viral inactivation reactions for a given molecular ozone exposure dose and therefore therefore greatly reduce the exposure dose required compared to ozonation in air with lower relative humidity. Furthermore, for low to medium humidity, it seems materially impossible to achieve the theoretical exposure doses required for many pathogenic viruses.
  • Ozone is known to attack unsaturated bonds and form aldehydes, ketones or carbonyl compounds.
  • ozone can react very quickly with amino acids, proteins, protein functional groups and nucleic acids. Consequently, ozone would act on the protein structure of the viral capsid or on the nucleic acids of the virus.
  • the invention relates to a viral disinfection process for a defined space, comprising:
  • the molecular rehydration of the ambient air in the defined space is carried out by:
  • the regulation of the humidity level of the ambient air in the defined space is configured so that said humidity level in the ambient air in the defined space is maintained above 70%, preferably substantially constant and equal to 85%, for an ambient air temperature substantially equal to 25 ° C.
  • the regulation of the humidity level in the ambient air in the defined space comprises humidifying said ambient air in the defined space, so as to increase the concentration of ozone decomposition products.
  • the implementation of the method being carried out for a total duration :
  • the diffusion of molecular ozone is carried out for a first duration less than the total duration
  • the humidification of the ambient air is carried out in the defined space after the expiration of the first period and for a second period ending at the latest at the same time as the total period.
  • the method comprises the exposure dose CT is greater than 2 mg.min / m 3 for the treatment of the ambient air in the defined space only.
  • the exposure dose greater than 200 mg.min / m 3 for the treatment of fomites within the defined space.
  • the method further comprises a final step of destroying the residual molecular ozone in the ambient air of the defined treated space.
  • the method comprises a preliminary step of confining the defined space to make it a confined space.
  • the invention also relates to a viral disinfection system of a defined space comprising an ozonator and a humidifier configured to implement the method briefly described above.
  • the ozonator comprises an electric arc generating device for creating a corona effect or a device for generating ultraviolet rays of the UV-C type having a wavelength between 160 nm and 220 nm.
  • the humidifier comprises an adiabatic evaporation device by vaporization or by ultrasound emission or by spraying.
  • the humidification sequence can be advantageously replaced by carrying out a negative ionization sequence of the air to be treated prior to its ozonation.
  • the invention is presented primarily for the purpose of enabling viral disinfection of air and associated fomites in a defined space.
  • a mobile unit for viral disinfection of the air supplying devices such as respiratory masks or tight suits used by workers in a contaminated atmosphere. by viruses.
  • the present invention relates to a method for viral disinfection of air and associated fomites in a defined space. It is therefore necessary to define the doses of ozone necessary and the level of humidity necessary to obtain the envisaged viral infection. To do this, several definitions must be made.
  • the dose of ozone to which an airborne virus has been exposed is defined as the product of the ozone concentration on the virus and the contact time (TC).
  • Ns is the concentration of surviving airborne viruses in ambient air in defined space after exposure to molecular ozone
  • No is the initial concentration of airborne viruses in the ambient air in the defined space to be treated (before exposure to ozone);
  • C is the concentration of molecular ozone in ambient air in the defined space (mg / m 3 );
  • T is the ozone / air contact time in minutes
  • K is the susceptibility of the virus to ozone (m 3 / mg.min).
  • the molecular ozone exposure dose here determined as necessary, said exposure dose also being designated CT (product C x T where C is the molecular ozone concentration and T is the treatment time or, in other words, the time of contact between molecular ozone and the ambient air to be treated), is greater than 2 mg.min / m 3 of ozonated air (i.e. 1.02 ppm) and preferably substantially equal to 5 mg.min / m 3 of ozonated air (ie 2.55 ppm) for elimination of the majority of known viruses at 99% under a relative humidity greater than 70%, preferably substantially equal to 85%, and at 25 ° C. ambient temperature.
  • CT product C x T where C is the molecular ozone concentration and T is the treatment time or, in other words, the time of contact between molecular ozone and the ambient air to be treated
  • the method according to the invention thus comprises a step E1 of diffusion of molecular ozone into the ambient air of the space defined to be treated and, then, a step of forced humidification, that is to say of injection of water in nebulized form, for example, and regulation of the humidity level in the ozonated ambient air in the defined space.
  • the total treatment time can be between 6 minutes and 8 minutes, including a first duration between 1 minute and 2 minutes of injection of concentrated molecular ozone, and a second duration, of humidification of the air. ozonated ambient, for a period of between 5 minutes and 6 minutes.
  • a step E3 is then provided for destroying the residual molecular ozone in the ambient air of the defined treated space.
  • the fomite which are treated by fallout, must be treated at a dose of exposure ozone or CT much more important than for viral aerosols present in the ambient air of the defined space, in particular of the order of 100 times greater than the exposure dose required for the treatment of ambient air only, subject to 'a rapid rise in the relative humidity of the ozonated air.
  • a dose of exposure ozone or CT much more important than for viral aerosols present in the ambient air of the defined space, in particular of the order of 100 times greater than the exposure dose required for the treatment of ambient air only, subject to 'a rapid rise in the relative humidity of the ozonated air.
  • Step E1 molecular ozone is diffused in the defined space so as to achieve an exposure of the ambient air in the defined space to molecular ozone with a CT value (or exposure dose) for treatment fomites greater than 200 mg.min / m 3 of ozonated air (ie approximately 102 ppm) and preferably substantially also greater than 500 mg.min / m 3 of ozonated air (ie approximately 255 ppm);
  • Step E2 in particular immediately following the exposure time determined by the criterion relating to the maintenance of the exposure dose (or TC) determined above, humidification of the ambient air in the space defined for obtain a rapid rise in the relative humidity of the ozonated air; in particular, the humidity level in the ambient ozonated air in the defined space is made and maintained greater than 70%, preferably substantially equal to 90%, by means of a humidifier, for a time greater than 1 minute and preferably substantially equal to 5 minutes, or even substantially equal to 6 minutes.
  • the majority of viruses known to be greater than 99% are eliminated in this way at 25 ° C room temperature.
  • step E1 of the process it is preferable to carry out, before implementing step E1 of the process, a step of confining the defined space in order to make this space confined.
  • Such a confined space is defined as a closed space, totally or partially, with the following characteristics: i) the means of access, both outside and inside, are restricted; in particular, a confined space is here made substantially hermetic to outside air; ii) optionally, this space is not previously designed or intended to be occupied by staff working inside; iii) sometimes, when entering these spaces, operators can be exposed to a significant number of risks that should be controlled.
  • FIG. 2 and 3 there is shown two variant embodiments of a system capable of implementing the method described above, in which the ambient air to be treated is exposed to molecular ozone in a chamber of ozonation 100, then the ozonated ambient air is humidified so as to guarantee a sufficient humidity level in a humidification chamber 200.
  • the generation of molecular ozone in the ozonation chamber 100 is carried out by an ozonator 10, also referred to as an ozone generator, in particular mobile, composed mainly of UV-C lamp (s) emitting light having a length of wave of about 185 nm.
  • UV-C lamps generating molecular ozone emit UV-C type ultraviolet rays having a wavelength between 160 nanometers and 220 nanometers, generally substantially equal to 185 nanometers.
  • Ozone is created when the oxygen molecules O 2 are separated by radiation, the oxygen molecules split in two and then reform into O 3 molecules, that is to say molecular ozone.
  • UV-C lamp (s) are placed in a flow of ambient air to be treated, in particular generated by a fan (not shown).
  • the generation of molecular ozone in the ozonation chamber 100 is carried out by another type of ozonator 11, namely an ozone generator by the corona effect.
  • an ozonator 11 - generator of ozone by the corona effect - generates an electric arc which generates the re-composition of oxygen O2 into ozone O3.
  • the ozonator 11 by the corona effect is placed in an ozonation chamber 100, the volume of which is filled with air sucked into the defined space to be treated, said air being ozonated in said chamber d. ozonation 100 before being released into the ambient air of the defined space.
  • the preferred embodiment, for the generation of molecular ozone lies in the use of UV-C lamp (s) because the corona ozone generators have the disadvantage of requiring very dry air. to function optimally. Without dry air, ozone generators by corona effect have indeed a production of ozone which is reduced over time and their lifespan becomes very short because the metallic elements that create the electric field are easily oxidized in air. humid environment.
  • a UV-C lamp does not need dry air and does not oxidize, which makes it a device more suited to a context of use in a preferentially humid ambient air, as explained previously.
  • the ambient air to be treated A is preferably drawn into the defined space to be treated by means of the fan opening into an ozonation chamber where the UV-C lamp (s) is (are) placed, after having in particular passed through a filter 2A, 2B which may be a washable dust filter.
  • a non-return valve 41 can be provided to prevent backflow of the air entering the ozonation chamber 100.
  • the ozonated ambient air is directed out of the ozonation chamber into the defined space to be treated.
  • the operation of the ozonator 10, 11 is controlled and controlled by means of a probe for measuring the molecular ozone level arranged in the defined space to be treated.
  • Said probe has, for example, a means of cutting off the power supply to the ozonator 10 when the expected molecular ozone level (that is to say when the ozone concentration in the ambient air of the space defined to be treated ensures, given the treatment time, an exposure dose (or CT) greater than the predefined threshold) in said defined space is reached.
  • Air humidification consists in particular of injecting water in the form of a humid mist, in other words in the form of microdroplets, so that it is absorbed by the ambient ozonated air, so as to increase the rate of humidity of said ozonated ambient air.
  • Air humidification techniques are mainly by evaporation (adiabatic), vaporization, ultrasound or spraying.
  • the humidification of the ozonated ambient air is carried out in the space defined by a humidifier consisting of a mobile electric air mist.
  • the start-up of the humidifier is preferably carried out automatically, when the ozonator is stopped, in other words at the end of step E1 of ozonation of the ambient air of the ozonator. defined space.
  • the operating time of the humidifier, in particular of the aeromist is controlled by means of a relative humidity probe placed in the defined space to be treated.
  • the humidification of the ozonated ambient air is carried out in a humidification chamber 200 disposed at the outlet of the ozonation chamber 100.
  • a humidifier 20 is provided at the inlet of the humidification chamber 200 which adjoins the ozonation chamber 100.
  • the humidifier 20 is then for example an adiabatic humidification cassette containing foam or felt humidified via a reserve of 'water 3.
  • humid air H which may for example come from a recirculation of the user's exhaled air is injected into the humidification chamber 200 via a pipe provided with a non-return valve 43.
  • a destroyer of ozone 30, in particular by catalysis is put into operation in the defined treated space.
  • the shutdown of the ozone destroyer 30 is controlled by the ozone level monitoring probe when the latter detects a molecular ozone concentration in the treated ambient air of less than 1 ppm.
  • the ozone destroyer 30 is shown schematically in the form of a catalyst filter.
  • Those skilled in the art have at their disposal a whole panel of catalysts known to perform this function.
  • control 50 connected to a probe for measuring the level of ozone in the ambient air of the space defined to be treated and to a relative humidity probe, configured to measure the level of humidity of the ambient air, in particular ozonated , in the defined space, said probes being arranged in the defined space to be treated so that the viral disinfection method according to the invention can be implemented without human presence, in particular in the defined space to be treated .
  • a non-return valve 42 can be provided and the outgoing air S is reinjected into the ambient air of the defined space.
  • the system includes for this purpose a probe to measure the ozone concentration in the ambient air.
  • the ambient air of the defined space is considered to be breathable when, after carrying out the viral disinfection process, the concentration of molecular ozone in the ambient air is reduced to a level below 1 ppm.
  • the present invention relates to a method for viral disinfection of air and associated fomites in a defined space. More precisely, the present invention relates to a method for viral disinfection of the ambient air and of the associated fomites in a defined space comprising an ozonation step immediately followed by a step of rapid humidification of the ozonated ambient air in order to to increase the formation of hydroxyl ions and radical species during the decomposition of molecular ozone in contact with water vapor and thus on the one hand to optimize the destruction of viruses contained in the ambient air to be treated and on the other hand also to reach certain encapsulated viruses or viruses integrated into organic matrices while significantly reducing the dose of exposure required to molecular ozone compared to lower humidities. This reduction in the necessary exposure dose (or CT) thus makes it possible to make molecular ozonation compatible with the use constraints and / or technically limiting.
  • the present invention therefore allows direct action of the ozone O 3 molecule followed by the action of hydroxyl ions and free radicals, decomposition products of molecular ozone, on airborne viruses and fomites.
  • molecular ozone acts primarily on the capsids (a kind of protective protein shell) of airborne viruses in the ambient air of the defined space to be treated, but it also acts on the nucleic acids of these viruses.
  • Hydroxyl ions and free radicals resulting from the decomposition of the ozone molecule and therefore the presence is reinforced in the presence of humidity, act on the content of the virus capsid, namely at least one nucleic acid generally stabilized by basic nucleoproteins.
  • the ambient air to be treated is thus treated by the association between the diffusion of molecular ozone, with maintaining an exposure dose above a predefined threshold, and the regulation of a sufficient humidity level.
  • the viral disinfection of premises or cars private vehicle, bus, train, plane, etc.
  • it is planned to carry out the initial stage of confinement of the defined space to be treated, so as to make it hermetic and thus allow a greater efficiency of the treatment.
  • the system as defined above, previously installed in said space is put into operation.
  • the ozonator and the humidifier may be two separate machines or be two devices encapsulated in the same machine.
  • people intended to enter this confined infected space are equipped with a breathing mask when they are in the disinfection chamber.
  • the invention be used for making individual and portable stand-alone units.
  • Such autonomous units are, for example, integrated into a protective suit for people operating in an infected environment.
  • molecular ozone is produced in the ozonation chamber, by corona effect or UV-C lamp, depending on the incoming air flow.
  • the ozone production is adjusted according to the incoming air flow with a concentration suitable for a treatment time of 10 to 20 seconds, for example, in order to ensure the required exposure dose.
  • the ozonated air is humidified by any humidifier, in particular capable of exploiting the humidity present in the air exhaled by the person equipped with the diving suit, then the treated air passes through a catalyst filter to destroy the residual molecular ozone so as to constitute an air flow intended to ventilate said person.
  • NAI Negative Air Ion
  • a corona discharge produces air ions and ozone. Ozone production can be limited and lowered below the detection threshold by adjusting the discharge parameters.
  • NAIs generated are not stable and will be gradually degraded.
  • the NAIs released into the ambient air easily combine with water molecules and thus form negative ion clusters of larger sizes. important and longer life.
  • NAIs are composed of several negatively charged molecules and these negative ions combine with several or up to 20 or 30 water molecules and form clusters of negative ions such as CO 3 - (H 2 O) n , O - (H 2 O) n and O 3 - (H 2 O) n .
  • the viral loads composing the aerosols in particular in the form of droplets initially condensed by evaporation, are then held in these clusters.
  • NAIs can evolve from one NAI to another NAI.
  • the NAI O- is formed when an oxygen molecule O2 obtains an electron.
  • NAI O- may contribute to the formation of secondary NAIs by collision-assisted electron attachment processes when other molecules exist in the same space.
  • other NAIs are generated such as O2 -, CO4 -, CO3 -, OH -, HCO3 -, O3 -, NO3 - and NO2 -, the evolution of the NAI is linked to the composition of the ambient air .
  • NAIs continually change when they collide with molecules in the air.
  • NAIs are dynamic in their composition, which depends on the ionization potential and electron affinity, proton affinity, dipole moment and polarizability as well as the reactivity of the molecule.
  • the aggregation and hydration of the aerosolized viral particles in the (H 2 O) n clusters formed by the action of the NAI favorably replace or complete a forced humidification of the ambient air as presented in the first embodiment of the invention, in step E2, described above.
  • the variant embodiment provides that the NAI ions injected into the air cause the formation of aggregates of water molecules and therefore the molecular hydration of the aerosolized viral loads, in particular by the rehydration of the viral droplets condensed by partial evaporation.
  • the method according to the invention causes in particular the oxidation of viral loads by supplying ions and oxidizing radicals within molecular clusters of aerosolized H 2 O, the formation of which it causes.
  • This variant embodiment replaces or supplements the first embodiment described, according to which a forced humidification of the ambient air to be treated is carried out, in the defined volume, for example by means of injection of water, in particular nebulized, which generates rehydration of the ambient air corresponding to a diffusion of clusters of water molecules.
  • the presence of oxidizing ions and oxidizing radicals participate upstream and then in the presence of ozone in the inactivation of viral loads.
  • the ionization step generation and injection of negative air ions
  • the ionization step and injection of negative air ions can be used in human presence and that it can therefore be maintained as a preventive measure between two phases of ozonation treatment (with or without humidification) which could only be implemented here in the event of suspected contamination (curative treatment).
  • the ambient air to be treated is brought by mechanical means into contact with the NAI-generating corona device, the air charged with NAI is then diffused by any means into the ambient air.
  • the speed of passage of the air to be treated in contact with the NAI generator should preferably be less than 1 m / s and more preferably be of the order of 0.5 m / s
  • the production of NAI in the air treated to obtain the expected effects must be greater than 100,000 ions / cm 3 and preferably of the order of 450,000 ions / cm 3 of air flow passing in contact with the generator.
  • the concentration of NAI carried in the ambient air must be greater than 1000 ions / cm 3 and preferably of the order of 5000 ions / cm 3 .
  • fibers, woven materials or plastic profiles are placed in the air flow upstream of the NAI generator in order to positively charge by triboelectric effect the water molecules present in the air to be treated. .
  • This arrangement promotes the speed of attraction between the latter and the NAIs.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de désinfection virale pour un espace défini, comprenant : la diffusion (El) dans l'air ambiant dans l'espace défini d'ozone moléculaire avec une dose d'exposition CT, correspondant au produit C x T où C représente la concentration en ozone moléculaire et T représente la durée de traitement, supérieure à 2 mg.min/m3, de préférence sensiblement constant et égale à 5 mg.min/m3; la régulation du taux d'humidité de l'air ambiant ozoné dans l'espace défini.

Description

Procédé de désinfection virale de l’air et des fomites dans un espace défini
La présente invention concerne le domaine de de la désinfection virale d’espaces définis, notamment confinés, tels que le volume intérieur de locaux, de sas de décontamination (notamment avant d’accéder à un espace confiné), de véhicules de transport de marchandises ou de passagers, comme des voitures de train par exemple, ou encore des volumes plus réduits de chambres de scaphandres ou autres tenues de protection antivirales.
L’invention vise ainsi à permettre la désinfection efficace d’espaces confinés et d’éliminer ainsi au moins certains des inconvénients liés aux techniques actuellement proposées.
La présente invention concerne plus précisément un procédé de désinfection virale de l’air ambiant de tels espaces définis et des fomites associés. La présente invention propose également différents modes de réalisation de systèmes aptes à mettre en œuvre un tel procédé.
Il est précisé que qu’il faut entendre ici par l’expression « fomites associés », des surfaces, matières ou objets contaminées par un ou des virus, et susceptibles de contaminer d'autres objets, des animaux ou des personnes, jouant ainsi un rôle dans la propagation d'une maladie virale contagieuse. Par exemple, ces fomites peuvent consister en des surfaces de tables, de sièges ou tout autre objet mobile ou fixe contenu dans l’espace défini considéré.
En outre, il faut entendre ici, au sens de d’invention, qu’un espace défini correspond soit à un espace susceptible d’être sensiblement isolé afin d’éviter une fuite incontrôlée de l’air intérieur qu’il contient – on parle ici d’espace confiné ou clos, soit à un volume défini dans lequel de l’air en déplacement (continu ou batch) est exposé durant un temps donné à un ou plusieurs traitements, sur le principe d’une chambre de traitement d’un flux d’air comme pour la protection respiratoire ou le traitement des gaines aérauliques de distribution de l’air dans un local.
La présente invention est ainsi destinée à permettre l’inactivation des virus en suspension dans l’air et/ou, le cas échéant, déposés sur fomites présents dans des espaces définis tels qu’illustrés précédemment, ainsi que dans les installations aérauliques et climatiques qui leurs sont associées pour le renouvellement d’air hygiénique et/ou le confort thermique.
 ETAT DE LA TECHNIQUE
Il est connu de l’état de la technique la possibilité de procéder à la désinfection virale de fomites par l’usage de produits virucides, soit par application manuelle (a), soit par voie aérienne (b), soit par l’usage de rayonnements UVC germicides (c).
Suivant (a) et (b), des produits virucides sont appliqués par contact ou pulvérisation sur les surfaces à traiter, les différents matériaux composant les surfaces à traiter nécessitant souvent l’usage de différents virucides. Cependant, l’air intérieur est souvent porteur de virus en suspension, dits aéroportés, de sorte que, en l’absence d’un traitement approprié, il est susceptible de recontaminer les surfaces préalablement décontaminées.
Suivant (b), les agents virucides peuvent être des gaz tels que le formaldéhyde, le dioxyde de chlore ou des gaz liquides tel que le peroxyde d’hydrogène.
Suivant (c), seules les surfaces et le volume d’air exposés directement aux rayonnements germicides à une distance limitée sont traitées autrement dit, les surfaces poreuses ou réalisée en tissus ne sont pas traitées au-delà de leur surface externe du fait qu’elles demeurent cachées aux rayonnements germicides.
Les virus rencontrés lors de la contamination de locaux sont susceptibles d’être présents dans des aérosols (en suspension dans l’air) rendant ainsi l’air intérieur vecteur de propagation de contaminations.
Suivant (b), différentes techniques sont actuellement proposées pour la désinfection virale des fomites via l’air ambient. Ces procédés de désinfection des fomites par voie aérienne ont un impact souvent limité sur les aérosols viraux. Leurs usages et optimisations portent généralement sur la seule décontamination des fomites.
Les agents virucides employés sont soit des liquides aérosolisées, soit des gaz.
La mise en œuvre de ces techniques nécessite un matériel coûteux et un personnel hautement qualifié.
L’aérosolisation de liquides est particulièrement délicate car son efficacité dépend de la taille et de l’homogénéité des gouttelettes.
Depuis de nombreuses années, différentes techniques de désinfection de l’air sont proposées et revendiquent un effet virucide. La majorité consiste en des équipements au travers desquels l’air circule au contact de filtres, d’ozone, de photo-catalyseurs, de plasma, de rayonnement UVC. Ces dernières techniques pouvant être associés dans un même appareil. Seul l’air circulant dans lesdits appareils est supposé traité, face à des volumes significatifs de locaux ou de fomites de surfaces importantes ou complexes, il est impossible de s’assurer que tout l’air ambiant a été traité alors que des virus aérosolisés peuvent continuer à s’y trouver, rendant ainsi inefficaces ces équipements face à de grands volumes d’air à traiter et / ou à des volumes ou surfaces complexes.
Une rémanence de l’activité virucide au-delà de l’équipement, au-delà de son volume de traitement, est également observée avec l’usage de l’ozone, dans l’état de l’art. En outre, l’efficacité de ce gaz est fortement impactée par d’une part, sa concentration dans l’air et d’autre part, par le taux d’humidité de l’air. Autrement dit, l’humidité relative de l’air ambient intervient dans la capacité biocide de l’ozone lorsque ce gaz est introduit dans le dit air ambient pour procéder à sa désinfection. Cette influence résulte de la formation d’ions spécifiques particulièrement oxydant lors de la décomposition de l’ozone. L’ozone est connu pour attaquer les liaisons insaturées et former des aldéhydes, des cétones ou des composés carbonylés. De plus, l’ozone peut réagir très rapidement avec les acides aminés, les protéines, les groupes fonctionnels des protéines et les acides nucléiques.
La raison de l'importance de l'humidité dans le processus de désinfection à l'ozone est double. La première est d’ordre physique. Des niveaux d'humidité plus élevés permettent la réhydratation des agents pathogènes desséchés, ce qui diminue leur résistance à l'action de l'ozone. L'eau a également tendance à former une fine couche autour des matières biologiques telles que les bactéries et les virus. En matière de désinfection de surface, cela permet la création d'un contact de surface plus large entre les pathogènes cibles et l'ozone. Ceci est significatif pour la deuxième raison pour laquelle l'humidité est un facteur décisif pour l'efficacité biocide de l'ozone, comme expliqué ci-dessous.
D'un point de vue chimique, et en présence d'eau, l'action destructrice de l'ozone peut suivre deux voies distinctes : soit par action directe, soit par des intermédiaires de réaction appelés espèces radicalaires. Parce que l'ozone moléculaire est très réactif, il peut également réagir avec l'eau et former des espèces radicalaires transitoires qui ont une durée de vie extrêmement courte mais très réactive. Semblables à l'ozone, ces espèces présentent un pouvoir oxydant élevé et peuvent à leur tour réagir avec et inactiver des agents pathogènes nocifs tels que les bactéries, les virus, les champignons et les levures.
Les équipements de désinfection par ozonation de l’air intérieur disponibles dans l’état de la technique sont souvent proposés pour un traitement en présence humaine. Suivant les notices techniques des équipements d’ozonation destinés à la désinfection, les taux d’ozone mis en œuvre sont au maximum de quelques dixièmes de ppm/m3 dans l’air traité, en sortie des appareils, et ce principalement au regard des normes internationales et européennes qui fixent le taux maximal d’ozone dans l’air. Par exemple, en Europe, la valeur limite pour la protection de la santé humaine est défini comme un maximum journalier de la moyenne glissante sur 8 heures de 120 μg/m3, soit 0,061 ppm.
Plusieurs études scientifiques ont démontré la nécessité d’atteindre plusieurs dizaines de ppm d’ozone dans l’air intérieur pour obtenir l’inactivation partielle d’aérosols bactériens et fongiques.
Suivant les pathogènes rencontrés, leurs modes de transmissions via des microgouttelettes et leur aptitude à demeurer infectieux lorsqu’ils sont présents dans des aérosols sont peu documentés. Cependant, la communauté scientifique s’accorde sur le fait que pour un virus tel que le COVID 19, celui-ci peut demeurer infectieux plusieurs heures en suspension dans l’air (aérosol) et plusieurs jours sur des surfaces inertes.
Jusqu’à présent, le principal mécanisme par lequel l’ozone inactive un virus n’était pas bien compris. Cependant, les recherches du demandeur l’ont amené à comprendre que l’ozone réagit avec le virus par réaction directe avec l’ozone moléculaire et par les espèces radicalaires qui se forment lors de sa décomposition.
Suivant l’objet de l’invention, le demandeur propose par conséquent un procédé d’inactivation des virus présents dans un espace défini par l’usage contrôlé de l’ozone moléculaire injecté dans l’air ambiant de l’espace défini à traiter (c’est-à-dire l’air au contact du virus) et par la régulation de l’humidité relative (autrement dit le taux d’humidité) de l’air ambiant ozoné afin d’augmenter sensiblement les réactions d’inactivation virale pour une dose d’exposition à l’ozone moléculaire donnée et donc par conséquent de diminuer fortement la dose d’exposition nécessaire par rapport à une ozonation dans un air présentant une plus faible humidité relative. Par ailleurs, pour des humidités faibles à moyennes, il paraît matériellement impossible d’atteindre les doses d’expositions théoriques requises et ce pour de nombreux virus pathogènes.
L’ozone est connu pour attaquer les liaisons insaturées et former des aldéhydes, des cétones ou des composés carbonylés. De plus, l’ozone peut réagir très rapidement avec les acides aminés, les protéines, les groupes fonctionnels des protéines et les acides nucléiques. Par conséquent, l’ozone agirait sur la structure protéique de la capside virale ou sur les acides nucléiques du virus.
 PRESENTATION DE L’INVENTION
Plus précisément, l’invention a pour objet un procédé de désinfection virale pour un espace défini, comprenant :
La réhydratation moléculaire de l’air ambiant dans l’espace défini ; et
La diffusion dans l’air ambiant dans l’espace défini, notamment confiné, d’ozone moléculaire avec une dose d’exposition CT, correspondant au produit C x T où C représente la concentration en ozone moléculaire et T représente la durée de traitement, supérieure à 2 mg.min/m3, de préférence sensiblement constant et égale à 5 mg.min/m3.
La réhydratation moléculaire de l’air ambiant dans l’espace défini est réalisée par :
La génération d’ions négatifs de l’air et la mise en contact de l’air ambiant à traiter avec les ions négatifs de l’air générés, et/ou par :
L’humidification forcée de l’air ambiant dans l’espace défini et la régulation du taux d’humidité de l’air ambiant ozoné dans l’espace défini.
Selon un mode de réalisation, la régulation du taux d’humidité de l’air ambiant dans l’espace défini est configurée de sorte que ledit taux d’humidité dans l’air ambiant dans l’espace défini soit maintenu supérieur à 70%, de préférence sensiblement constante et égale à 85%, pour une température de l’air ambiant sensiblement égale à 25°C.
Selon un mode de réalisation, la régulation du taux d’humidité dans l’air ambiant dans l’espace défini comprend l’humidification dudit air ambiant dans l’espace défini, de sorte à augmenter la concentration de produits de décomposition de l’ozone moléculaire, notamment des ions hydroxyles et des radicaux libres, dans l’air ambiant de l’espace défini.
Selon un mode de réalisation, la mise en œuvre du procédé étant réalisée pendant une durée totale :
On réalise la diffusion d’ozone moléculaire pendant une première durée inférieure à la durée totale ;
On réalise l’humidification de l’air ambiant dans l’espace défini après écoulement de la première durée et pendant une deuxième durée s’achevant au plus tard en même temps que la durée totale.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la dose d’exposition CT est supérieure à 2 mg.min/m3 pour le traitement de l’air ambiant dans l’espace défini uniquement.
Selon un mode de réalisation, la dose d’exposition supérieure à 200 mg.min/m3 pour le traitement des fomites à l’intérieur de l’espace défini.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend par ailleurs une étape finale de destruction de l’ozone moléculaire résiduel dans l’air ambiant de l’espace défini traité.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape préalable de confinement de l’espace défini pour en faire un espace confiné.
L’invention vise aussi un système de désinfection virale d’un espace défini comprenant un ozoneur et un humidificateur configurés pour mettre en œuvre le procédé brièvement décrit précédemment.
Selon un mode de réalisation, l’ozoneur comprend un dispositif de génération d’arc électrique pour créer un effet corona ou un dispositif de génération de rayons ultraviolets de type UV-C présentant une longueur d’onde comprise entre 160 nm et 220 nm.
Avantageusement, l’humidificateur comprend un dispositif d’évaporation adiabatique par vaporisation ou par émission d’ultrasons ou par pulvérisation.
En outre, Il est connu du demandeur que l’humidification de l’air telle que décrite dans l’invention présente des contraintes techniques et donc financières importantes. Par ailleurs, la présence d’humidité dans l’air soumis à ionisation entraîne la formation de composés oxydants pour les métaux tel que l’acide nitrique à partir de l’azote de l’air d’où la nécessité relevée par le demandeur de procéder à l’humidification de l’air après la séquence d’ozonation.
Suivant une variante de l’invention, la séquence d’humidification peut être remplacée avantageusement par la réalisation d’une séquence d’ionisation négative de l’air à traiter préalablement à son ozonation.
 PRESENTATION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
 : la est un schéma-bloc représentant une forme de réalisation du procédé selon l’invention ;
 : la est une représentation schématique d’un exemple de chambre désinfection mettant en œuvre l’invention ;
 : la est une représentation schématique d’un autre exemple de chambre désinfection mettant en œuvre l’invention ;
 : la est une représentation schématique de la décomposition et de la recomposition d’ions négatifs de l’air.
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
 DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
L'invention est présentée principalement en vue de permettre la désinfection virale de l’air et des fomites associés dans un espace défini. Cependant, d’autres applications du procédé selon l’invention peuvent être envisagées en ce notamment, une unité mobile de désinfection virale de l’air d’alimentation de dispositifs tels que des masques respiratoires ou des combinaisons étanches utilisés par des intervenants en atmosphère contaminé par des virus.
Comme indiqué précédemment, la présente invention concerne un procédé de désinfection virale de l’air et des fomites associés dans un espace défini. Il est par conséquent nécessaire de définir les doses d’ozone nécessaire et le taux d’humidité nécessaire pour obtenir la d’infection virale envisagée. Pour ce faire, plusieurs définitions doivent être apportées.
Suivant les recherches du demandeur, la dose d’ozone à laquelle un virus aérien a été exposé est définie comme le produit de la concentration d’ozone sur le virus et du temps de contact (TC). La fraction de survie (FS sans unité) est un rapport qui représente la concentration en virus après exposition à l’ozone :
[Math. 1] FS = Ns / No = e- KTC
avec :
Ns est la concentration en virus aéroportés survivants dans l’air ambiant dans l’espace défini après exposition à l’ozone moléculaire ;
No est la concentration initiale en virus aéroportés dans l’air ambiant dans l’espace défini à traiter (avant exposition à l’ozone) ;
C est la concentration en ozone moléculaire dans l’air ambiant dans l’espace défini (mg/m3) ;
T est le temps de contact ozone / air en minutes ;
K est la susceptibilité du virus à l’ozone (m3 / mg.min).
La dose d’exposition en ozone moléculaire, ici déterminée comme nécessaire, ladite dose d’exposition étant également désignée CT (produit C x T où C est la concentration en ozone moléculaire et T est la durée de traitement ou, autrement dit, le temps de contact entre l’ozone moléculaire et l’air ambiant à traiter), est supérieure à 2 mg.min/m3 d’air ozoné (soit 1,02 ppm) et de préférence sensiblement égale à 5 mg.min/m3 d’air ozoné (soit 2,55 ppm) pour une élimination de la majorité des virus connus à 99% sous une humidité relative supérieure à 70%, de préférence sensiblement égale à 85%, et à 25°C de température ambiante.
En référence à la , le procédé selon l’invention comprend ainsi une étape E1 de diffusion d’ozone moléculaire dans l’air ambiant de l’espace défini à traiter et, ensuite, une étape d’humidification forcée, c’est-à-dire d’injection d’eau sous forme nébulisée par exemple, et de régulation du taux d’humidité dans l’air ambiant ozoné dans l’espace défini.
Par exemple, la durée totale de traitement peut être comprise entre 6 minutes et 8 minutes, dont une première durée comprise entre 1 minute et 2 minutes d’injection d’ozone moléculaire concentré, et une deuxième durée, d’humidification de l’air ambiant ozoné, pendant une durée comprise entre 5 minutes et 6 minutes.
De préférence, il est ensuite prévu une étape E3 de destruction de l’ozone moléculaire résiduel dans l’air ambiant de l’espace défini traité.
Suivant les recherches du demandeur, du fait de la complexité des surfaces, matériaux et dépôts surfaciques rencontrés, le ou les fomites, qui sont traités par retombée, doivent être traité(s) à une dose d’ozone d’exposition ou CT beaucoup plus important que pour les aérosols viraux présent dans l’air ambiant de l’espace défini, en particulier de l’ordre de 100 fois supérieure par rapport à la dose d’exposition requise pour le traitement de l’air ambiant uniquement, sous réserve d’une élévation rapide du taux de l’humidité relative de l’air ozoné. Pour le traitement de l’air ambiant de l’espace défini et des fomites qu’il contient, on préconise ainsi :
Étape E1 : on diffuse de l’ozone moléculaire dans l’espace défini de sorte à réaliser une exposition de l’air ambiant dans l’espace défini à l’ozone moléculaire avec une valeur de CT (ou dose d’exposition) pour traitement des fomites supérieure à 200 mg.min/m3 d’air ozoné (soit environ 102 ppm) et de préférence sensiblement également à 500 mg.min/m3 d’air ozoné (soit environ 255 ppm) ;
Étape E2 : notamment à la suite immédiate du temps d’exposition déterminé par le critère relatif au maintien de la dose d’exposition (ou CT) déterminé ci-dessus, on réalise une humidification de l’air ambiant dans l’espace défini pour obtenir une montée rapide de l’hygrométrie relative de l’air ozoné ; en particulier, le taux d’humidité dans l’air ozoné ambiant dans l’espace défini est rendu et maintenu supérieure à 70%, de préférence sensiblement égal à 90%, au moyen d’un humidificateur, pendant un temps supérieur à 1 minute et de préférence sensiblement égal à 5 minutes, voire sensiblement égal à 6 minutes.
On élimine de cette façon la majorité des virus connus à plus de 99% à 25°C de température ambiante.
Il apparaît donc, suivant les recherches du demandeur, que la dose d’exposition requise par l’ozone moléculaire pour le traitement des fomites est 100 fois supérieure à la dose d’exposition requise pour inactiver les virus aéroportés. Ceci résulte de la complexité des surfaces (rainures, crevasses, porosités, etc.), des matériaux constituant les supports et de la matrice support des virus.
Si l’espace défini n’est pas initialement confiné, on réalise de préférence, avant de mettre en œuvre l’étape E1 du procédé, une étape confinement de l’espace défini afin de rendre cet espace confiné.
Un tel espace confiné est défini comme un espace fermé, totalement ou partiellement, avec les caractéristiques suivantes : i) les moyens d’accès, à l’extérieur comme à l’intérieur, sont restreints ; en particulier, un espace confiné est ici rendu sensiblement hermétique à l’air extérieur ; ii) optionnellement, cet espace n’est pas au préalable conçu ni destiné à être occupé par du personnel évoluant à l’intérieur ; iii) parfois, lors de la pénétration dans ces espaces, les opérateurs peuvent être exposés à un nombre important de risques qu’il convient de maîtriser.
En référence aux figures 2 et 3, il est représenté deux variantes de réalisation d’un système apte à mettre en œuvre le procédé décrit précédemment, dans lesquelles de l’air ambiant à traiter est exposé à de l’ozone moléculaire dans une chambre d’ozonation 100, puis l’air ambiant ozoné est humidifié de sorte à garantir un taux d’humidité suffisant dans une chambre d’humidification 200.
Dans l’exemple de la , la génération d’ozone moléculaire dans la chambre d’ozonation 100 est réalisée par un ozoneur 10, également désigné générateur d’ozone, notamment mobile, composé principalement de lampe(s) UV-C émettant de la lumière ayant une longueur d’onde d’environ 185 nm. Les lampes UV-C générant de l’ozone moléculaire émettent des rayons ultraviolets de type UV-C ayant une longueur d’onde comprise entre 160 nanomètres et 220 nanomètres, généralement sensiblement égale à 185 nanomètres.
L'ozone se crée lorsque les molécules de dioxygène O2 sont séparées par le rayonnement, les molécules de dioxygène se scinde en deux puis se reforment en molécules O3, c’est-à-dire en ozone moléculaire.
La(es)dite(s) lampe(s) UV-C sont disposée(s) dans un flux d’air ambiant à traiter, notamment généré par un ventilateur (non représenté).
Dans l’exemple de la , la génération d’ozone moléculaire dans la chambre d’ozonation 100 est réalisée par un autre type d’ozoneur 11, à savoir un générateur d’ozone par effet corona. Un tel ozoneur 11 – générateur d’ozone par effet corona – génère un arc l’électrique qui engendre la recomposition de dioxygène O2 en ozone O3. Comme dans l’autre exemple, l’ozonateur 11 par effet corona est disposé dans une chambre d’ozonation 100 dont le volume est rempli par de l’air aspiré dans l’espace défini à traiter, ledit air étant ozoné dans ladite chambre d’ozonation 100 avant d’être rejeté dans l’air ambiant de l’espace défini. Il est noté que le mode de réalisation préférer, pour la génération d’ozone moléculaire, réside toutefois dans l’utilisation de lampe(s) UV-C car les générateurs d’ozone par effet corona ont pour inconvénient de nécessiter un air très sec pour fonctionner de manière optimale. Sans air sec les générateurs d’ozone par effet corona ont en effet une production d'ozone qui se réduit au fil du temps et leur durée de vie devient très courte car les éléments métalliques qui créent le champ électrique s'oxydent facilement dans un air ambiant humide.
Une lampe UV-C, en revanche, n'a pas besoin d'air sec et ne s'oxyde pas, ce qui en fait un appareil plus adapté à un contexte d’utilisation dans un air ambiant préférentiellement humide, comme expliqué précédemment.
L’air ambiant à traiter A est aspiré de préférence dans l’espace défini à traiter grâce à au ventilateur débouchant dans une chambre d’ozonation où est (sont) disposée(s) la (les) lampe(s) UV-C, après avoir notamment traversé un filtre 2A, 2B qui peut être un filtre à poussières lavable. Un clapet anti-retour 41 peut être prévu pour éviter un reflux de l’air entrant dans la chambre d’ozonation 100.
Après un temps de contact suffisant entre l’ozone moléculaire diffusé par l’ozoneur 10, 11 et l’air ambiant à traiter dans la chambre d’ozonation 100, l’air ambiant ozoné est dirigé hors de la chambre d’ozonation dans l’espace défini à traiter.
Selon un mode de réalisation, le fonctionnement de l’ozoneur 10, 11 est contrôlé et piloté par l’intermédiaire une sonde de mesure du taux d’ozone moléculaire disposée dans l’espace défini à traiter. Ladite sonde dispose par exemple d’un moyen de coupure de l’alimentation de l’ozoneur 10 lorsque le taux d’ozone moléculaire attendu (c’est-à-dire lorsque la concentration en ozone dans l’air ambiant de l’espace défini à traiter assure, compte-tenu du temps de traitement, une dose d’exposition (ou CT) supérieur au seuil prédéfini) dans ledit espace défini est atteint.
Au terme de l’étape E1 d’ozonation, vient l’étape d’humidification forcée et de régulation de l’humidité, autrement dit l’humidification de l’air ambiant ozoné. L’humidification de l’air consiste notamment à injecter de l’eau sous forme d’un brouillard humide, autrement dit sous forme de microgouttelettes, afin qu’il soit absorbé par l’air ambiant ozoné, de sorte à augmenter le taux d’humidité dudit air ambiant ozoné. Plus les microgouttelettes sont fines, meilleure est l’absorption. Les techniques d’humidification de l’air sont principalement par évaporation (adiabatique), par vaporisation, par ultrasons ou par pulvérisation.
Selon un mode de réalisation non représenté, l’humidification de l’air ambiant ozoné est réalisée dans l’espace défini par un humidificateur consistant en un aéro-brumisateur électrique mobile.
Selon un mode de réalisation, la mise en route de l’humidificateur est réalisée de préférence automatiquement, au moment de l’arrêt de l’ozoneur, autrement dit au terme de l’étape E1 d’ozonation de l’air ambiant de l’espace défini.
Selon un mode de réalisation, la durée de fonctionnement de l’humidificateur, notamment de l’aéro-brumisateur, est pilotée par l’intermédiaire d’une sonde d’humidité relative disposée dans l’espace défini à traiter.
En référence aux figures 2 et 3, l’humidification de l’air ambiant ozoné est réalisée dans une chambre d’humidification 200 disposée en sortie de la chambre d’ozonation 100. Par exemple, en référence à la , un humidificateur 20 est prévu en entrée de la chambre d’humidification 200 qui jouxte la chambre d’ozonation 100. L’humidificateur 20 est alors par exemple une cassette d’humidification adiabatique contenue de la mousse ou du feutre humidifié via une réserve d’eau 3.
Dans l’exemple de la , de l’air humide H, pouvant par exemple provenir d’une recirculation de l’air expirée de l’usager est injecté dans la chambre d’humidification 200 via une canalisation pourvue d’un clapet anti-retour 43.
Selon un mode de réalisation, à l’arrêt de la phase de traitement sous humidité contrôlée, correspondant à l’étape, durant laquelle on assure un taux d’humidité dans l’air ambiant à traiter supérieur au seuil prédéfini, un destructeur d’ozone 30, notamment par catalyse, est mis fonctionnement dans l’espace défini traité. Notamment, l’arrêt du destructeur d’ozone 30 est piloté par l’intermédiaire de la sonde de contrôle du taux d’ozone lorsque celle-ci détecte une concentration en ozone moléculaire dans l’air ambiant traité inférieur à 1 ppm.
Sur les figures 2 et 3, le destructeur d’ozone 30 est représenté schématiquement sous la forme d’un filtre catalyseur. L’homme du métier a à sa disposition tout un panel de catalyseurs connus pour réaliser cette fonction. On pourra notamment se référer à la thèse « Synthèse et caractérisation de nouveaux catalyseurs hétérogènes pour la dépollution de l’air », présentée et soutenue par Benjamin FAURE, le 9 décembre 2014, à l’Université Toulouse 3 Paul Sabatier.
Avantageusement, selon un mode de réalisation préféré, les dispositifs d’ozonation (ozonateur 10, 11), d’humidification (humidificateur 20) et de destruction d’ozone (destructeur d’ozone 30) sont pilotés au moyen d’un module de commande 50 connecté à une sonde de mesure du taux d’ozone dans l’air ambiant de l’espace défini à traiter et à une sonde d’humidité relative, configurée pour mesurer le taux d’humidité de l’air ambiant, notamment ozoné, dans l’espace défini, lesdites sondes étant disposées dans l’espace défini à traiter afin que le procédé de désinfection virale selon l’invention soit susceptible d’être mis en œuvre sans présence humaine, en particulier dans l’espace défini à traiter. En sortie du système, il peut être prévu un clapet anti-retour 42 et l’air sortant S est réinjecté dans l’air ambiant de l’espace défini.
Le système comprend à cet effet une sonde pour mesurer la concentration en ozone dans l’air ambiant. L’air ambiant de l’espace défini est considéré comme respirable lorsque, après mise en œuvre du procédé de désinfection virale, la concentration en ozone moléculaire dans l’air ambiant est ramené à un niveau inférieur à 1 ppm.
Dans le cas où aucun destructeur d’ozone destiné à réduire le taux d’ozone moléculaire résiduel dans l’air ambiant de l’espace défini traité ne serait prévu, il est rappelé que l’ozone moléculaire se dégrade naturellement, sa demi-vie étant réduite. Pour mémoire, la demi-vie de l’ozone moléculaire est ainsi de l’ordre de quelques jours à des températures comprises entre -25°C et +20°C (environ 3 jours à 20°C), ladite demi-vie se réduisant avec l’augmentation de la température. L’humidité réduit également la demi-vie de l’ozone.
De ce fait, la concentration en ozone moléculaire dans l’air ambiant de l’espace défini deviendra naturellement inférieur au seuil ci-dessus après quelques heures
D’autres dispositifs (non représentés et brièvement décrits ci-après) sont prévus pour permettre la désinfection virale de l’air et des fomites associés dans des espaces définis particuliers.
En résumé, la présente invention concerne un procédé de de désinfection virale de l’air et des fomites associés dans un espace défini. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de désinfection virale de l’air ambiant et des fomites associés dans un espace défini comprenant une étape d’ozonation suivie immédiatement d’une étape d’humidification rapide de l’air ambiant ozoné afin d’augmenter la formation d’ion hydroxyles et d’espèces radicalaires lors de la décomposition de l’ozone moléculaire au contact de la vapeur d’eau et ainsi d’une part d’optimiser la destruction des virus contenus dans l’air ambiant à traiter et d’autre part d’atteindre aussi certains virus encapsulés ou des virus intégrés dans des matrices organiques tout en diminuant significativement la dose d’exposition nécessaire à l’ozone moléculaire par rapport à des humidités plus faibles. Cette diminution de la dose d’exposition (ou CT) nécessaire permet ainsi de rendre compatible l’ozonation moléculaire avec les contraintes d’usages et / ou limitatives techniquement.
La présente invention permet de ce fait une action directe de la molécule d’ozone O3 puis l’action des ions hydroxyles et des radicaux libres, produits de décomposition de l’ozone moléculaire, sur les virus aéroportés et les fomites.
En effet, l’ozone moléculaire agit prioritairement sur les capsides (sorte de coque protéique protectrice) des virus aéroportés dans l’air ambiant de l’espace défini à traiter, mais il agit aussi sur les acides nucléiques de ces virus. Les ions hydroxyles et les radicaux libres, issus de la décomposition de l’ozone molécule et donc la présence est renforcée en présence d’humidité, agissent sur le contenu de la capside du virus, à savoir au moins un acide nucléique généralement stabilisé par des nucléoprotéines basiques. L’air ambiant à traiter est ainsi traité par l’association entre la diffusion ozone moléculaire, avec maintien d’une dose d’exposition supérieure à un seuil prédéfini, et la régulation d’un taux d’humidité suffisant.
Il est précisé, en outre, que la présente invention n’est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus et est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l’homme de l’art.
Application s envisagées  :
Plusieurs utilisations de l’invention sont envisagées, sans que la liste donnée ci-après ne puisse être interprétée de façon restrictive.
D’abord, pour la désinfection virale de locaux ou de voitures (véhicule individuelle, bus, train, avion etc.), il est prévu de réaliser l’étape initiale de confinement de l’espace défini à traiter, de façon à le rendre hermétique et ainsi permettre une plus grande efficacité du traitement. Ensuite, le système tel que défini précédemment, préalablement installé dans ledit espace, est mis en fonctionnement. Il est noté que l’ozoneur et l’humidificateur peuvent être deux machines distinctes ou être deux dispositifs encapsulés dans une même machine.
Il est également prévu de mettre en œuvre l’invention pour désinfecter un sas de désinfection et d’accès à un espace confiné infecté. Dans ce cas, les personnes destinées à pénétrer dans cet espace confiné infecté sont équipées d’un masque respiratoire lorsqu’elle se trouvent dans le sas de désinfection.
Il est aussi prévu une utilisation de l’invention pour réaliser des unités autonomes individuelles et portables. De telles unités autonomes sont par exemple intégrées dans un scaphandre de protection des personnes évoluant en milieu infecté. Dans une telle unité autonome, il est produit, dans la chambre d’ozonation, par effet corona ou par lampe UV-C, de l’ozone moléculaire en fonction d’un débit d’air entrant. On ajuste la production d’ozone en fonction du débit d’air entrant avec une concentration adaptée à un temps de traitement de 10 à 20 secondes par exemple, de façon à assurer la dose d’exposition requise. L’air ozoné est humidifié par un humidificateur quelconque, notamment apte à exploiter l’humidité présente dans l’air expiré par la personne équipée du scaphandre, puis l’air traité traverse un filtre catalyseur pour détruire l’ozone moléculaire résiduel de façon à constituer un flux d’air destiné à ventiler ladite personne.
Il est par ailleurs prévu la mise en œuvre de l’invention pour désinfecter des conduits aérauliques ou climatiques alimentant des locaux en air désinfecté.
Variante de réalisation : ions corona
Les ions d'air ci-après désignés NAI (abréviation de Negative Air Ion(s) en anglais), ont des molécules ou des atomes chargés électriquement dans l'atmosphère. Un ion d'air se forme lorsqu'une molécule ou un atome gazeux reçoit une énergie suffisamment élevée pour éjecter un électron. Les ions négatifs de l’air NAI sont ceux qui gagnent un électron, tandis que les ions positifs de l'air perdent un électron.
La décharge corona artificielle est un moyen efficace de générer des NAI. Lorsqu'une tension négative élevée est appliquée à un conducteur ou à une électrode et que le champ électrique généré est suffisamment élevé, une décharge corona se produit. Si un conducteur / électrode chargé a un type d'aiguille avec une pointe acérée, le champ électrique autour de la pointe sera nettement plus élevé que les autres parties et l'air près de l'électrode peut devenir ionisé et des NAI sont générés. L'intensité de la décharge corona dépend de la forme et de la taille des conducteurs ainsi que de la tension appliquée. Un conducteur irrégulier, en particulier avec une pointe acérée, donne lieu à plus de couronne qu'un conducteur lisse et les conducteurs de grand diamètre produisent une couronne inférieure à celle des conducteurs de petit diamètre. Plus la tension appliquée est élevée, plus les NAI sont générés. Plus la distance au point corona est proche, plus la concentration de NAI est élevée, car la génération continue de NAI par décharge corona est liée à un processus de réaction en chaîne appelé avalanche d'électrons. Une décharge corona produit des ions d'air et de l'ozone. La production d’ozone peut être limitée et abaissée sous le seuil de détection par ajustement des paramètres de décharge.
En général, les NAI générés ne sont pas stables et seront progressivement dégradés. En présence d’humidité (même faible) et de gouttelettes d’eau même condensées après évaporation partielle, les NAI libérés dans l’air ambiant se combinent aisément avec les molécules d'eau et forment ainsi des amas d'ions négatifs de tailles plus importantes et de durée de vie est plus longue. les NAI sont composés de plusieurs molécules chargées négativement et ces ions négatifs se combinent avec plusieurs ou jusqu'à 20 ou 30 molécules d'eau et forment des grappes d'ions négatifs tels que CO3 - (H2O)n , O - (H2O)n et O3 - (H2O)n. Les charges virales composant les aérosols, notamment sous forme de gouttelettes initialement condensée par évaporation, sont alors tenus dans ces amas.
En référence à la , les NAI peuvent évoluer d'un NAI à un autre NAI. Par exemple, le NAI O- se forme lorsqu'une molécule d'oxygène O2 obtient un électron. Le NAI O- peut contribuer à la formation de NAI secondaires par des processus d'attachement d'électrons aidés par collision lorsque d'autres molécules existent dans le même espace. En conséquence, d'autres NAI sont générés tels que O2 - , CO4 - , CO3 - , OH - , HCO3 - , O3 - , NO3 - et NO2 - , l'évolution du NAI est liée à la composition de l'air ambiant. Les NAI changent continuellement lorsqu'ils entrent en collision avec des molécules dans l'air. Ainsi, les NAI sont dynamiques dans leur composition, qui dépend du potentiel d'ionisation et de l'affinité électronique, de l'affinité du proton, du moment dipolaire et de la polarisabilité ainsi que de la réactivité de la molécule.
Il est utile de préciser que, au sens de l’invention, l’injection de NAI dans l’air ambiant au préalable de son ozonation présente deux avantages :
- Ils favorisent la formation d’amas moléculaires d’eau capteurs des charges virales ;
- Ils sont composés pour partie d’ions oxydants et de radicaux libres.
Selon l’objet de cette variante de l’invention, l’agrégation et l’hydratation des particules virales aérosolisées dans les amas (H2O)n formés par l’action des NAI se substituent favorablement à ou complètent une humidification forcée de l’air ambiant telle que présentée dans le premier mode de réalisation de l’invention, à l’étape E2, décrite précédemment.
Autrement dit, pour réhydrater les particules virales dans l’air ambiant, la variante de réalisation prévoie que les ions NAI injectés dans l’air provoquent la formation d’agrégats de molécules d’eau et donc l’hydratation moléculaire des charges virales aérosolisées, notamment par la réhydratation des gouttelettes virales condensées par évaporation partielle.
Ainsi, le procédé selon l’invention provoque notamment l’oxydation de charges virales par apport d’ions et de radicaux oxydants au sein d’amas moléculaires de H2O aérosolisées dont il provoque la formation.
Cette variante de réalisation se substitue ou complète le premier mode de réalisation décrit, selon lequel on réalise une humidification forcée de l’air ambiant à traiter, dans le volume défini, par exemple au moyen d’injection d’eau, notamment nébulisée, qui engendre une réhydratation de l’air ambiant correspondant à une diffusion d’amas de molécules d’eau.
De plus, la présence d’ions oxydants et de radicaux oxydant participent en amont puis en présence de l’ozone à l’inactivation des charges virales. A ce titre, il est précisé que l’étape d’ionisation (génération et injection d’ions négatifs d’air) et de mélange de ces ions à l’air ambiant peut être utilisée en présence humaine et qu’elle peut donc être maintenue à titre préventif entre deux phases de traitement par ozonation (avec ou sans humidification) qui pourraient ici n’être mises en œuvre qu’en cas de suspicion de contamination (traitement curatif).
Selon cette variante de l’invention, l’air ambiant à traiter est amener par un moyen mécanique au contact du dispositif corona générateur de NAI, l’air chargé en NAI est ensuite diffusé par tout moyen dans l’air ambiant.
Selon des expériences menées par l’inventeur, la vitesse de passage de l’air à traiter au contact du générateur NAI doit de préférence être inférieure à 1 m/s et de façon encore préférée être de l’ordre de 0,5 m/s
Pour une efficacité supérieure, la production de NAI dans l’air traitée pour obtenir les effets attendus doit être supérieure à 100000 ions / cm3 et de préférence de l’ordre de 450000 ions / cm3 de débit d’air passant au contact du générateur. La concentration en NAI portée dans l’air ambiant doit être supérieure à 1000 ions / cm3 et de préférence de l’ordre de 5000 ions / cm3.
En variante, des fibres, matériaux tissés ou profils en matière plastique, de préférence en PTFE sont disposés dans le flux d’air en amont du générateur NAI afin de charger positivement par effet triboélectrique les molécules d’eau présentes dans l’air à traiter. Cette disposition favorise la vitesse d’attraction entre ces dernières et les NAI.

Claims (13)

  1. Procédé de désinfection virale pour un espace défini, comprenant :
    • la réhydratation moléculaire (E2) de l’air ambiant dans l’espace défini ; et
    • la diffusion (E1) dans l’air ambiant dans l’espace confiné d’ozone moléculaire avec une dose d’exposition CT, correspondant au produit C x T où C représente la concentration en ozone moléculaire et T représente la durée de traitement, supérieure à 2 mg.min/m3, de préférence sensiblement constant et égale à 5 mg.min/m3.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la réhydratation moléculaire de l’air ambiant dans l’espace défini comprend la génération d’ions négatifs de l’air et la mise en contact de l’air ambiant à traiter avec les ions négatifs de l’air générés.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la réhydratation moléculaire de l’air ambiant dans l’espace défini comprend l’humidification forcée de l’air ambiant dans l’espace défini et la régulation du taux d’humidité de l’air ambiant ozoné dans l’espace défini.
  4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la régulation du taux d’humidité de l’air ambiant dans l’espace défini est configurée de sorte que ledit taux d’humidité dans l’air ambiant dans l’espace défini soit maintenu supérieur à 70%, de préférence sensiblement constante et égale à 85%, pour une température de l’air ambiant sensiblement égale à 25°C.
  5. Procédé selon l’une des revendications 3 à 4, dans lequel la régulation du taux d’humidité dans l’air ambiant dans l’espace défini comprend l’humidification dudit air ambiant dans l’espace défini, de sorte à augmenter la concentration de produits de décomposition de l’ozone moléculaire, notamment des ions hydroxyles et des radicaux libres, dans l’air ambiant de l’espace défini.
  6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel, la mise en œuvre du procédé étant réalisée pendant une durée totale :
    • on réalise la diffusion (E1) d’ozone moléculaire pendant une première durée inférieure à la durée totale ;
    • on réalise l’humidification forcée de l’air ambiant dans l’espace défini après écoulement de la première durée et pendant une deuxième durée s’achevant au plus tard en même temps que la durée totale.
  7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la dose d’exposition est supérieure à 2 mg.min/m3 pour le traitement de l’air ambiant dans l’espace défini uniquement.
  8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la dose d’exposition supérieure à 200 mg.min/m3 pour le traitement des fomites à l’intérieur de l’espace défini.
  9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, comprenant par ailleurs une étape (E3) finale de destruction de l’ozone moléculaire résiduel dans l’air ambiant de l’espace défini traité.
  10. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, comprenant une étape préalable de confinement de l’espace défini pour en faire un espace confiné.
  11. Système de désinfection virale d’un espace défini comprenant un ozoneur (10, 11) et un humidificateur (20) configurés pour mettre en œuvre le procédé selon la revendication 3 et l’une des revendications 4 à 9.
  12. Système selon la revendication 11, dans lequel l’ozoneur (10, 11) comprend un dispositif de génération d’arc électrique pour créer un effet corona ou un dispositif de génération de rayons ultraviolets de type UV-C présentant une longueur d’onde comprise entre 160 nm et 220 nm.
  13. Système selon la revendication 11 ou 12, dans lequel l’humidificateur (20) comprend un dispositif d’évaporation adiabatique par vaporisation ou par émission d’ultrasons ou par pulvérisation.
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BENJAMIN FAURE: "Synthèse et caractérisation de nouveaux catalyseurs hétérogènes pour la dépollution de l'air", 9 December 2014, UNIVERSITÉ TOULOUSE

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