Désactivation efficace des agents pathogènes aérosolisés à l'aide d'une barrière diélectrique à base de décharge à froid

Jun 13, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 10295 (2023) Citer cet article

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La pollution de l’air est l’un des cinq principaux risques de maladies chroniques selon l’OMS et les infections par des agents pathogènes transmissibles par l’air constituent un énorme défi à l’époque actuelle. Les agents pathogènes à longue durée de vie et les aérosols de petite taille ne sont pas efficacement traités par les purificateurs d’air intérieur disponibles. Dans ce travail, un détergent portable à plasma froid basé sur une décharge à barrière diélectrique (DBD) dans un dispositif environnemental est rapporté et son efficacité de désinfection a été analysée dans un environnement intérieur de tailles allant jusqu'à 3 × 2,4 × 2,4 m3. L'efficacité de désactivation du nombre total de microbes (TMC) et du nombre total de champignons (TFC) s'avère supérieure à 99 % en 90 minutes de fonctionnement continu de l'appareil aux paramètres optimisés. L'inactivation complète du phage MS2 et des bactéries Escherichia coli avec une réduction de plus de 5 log (99,999%) a également été obtenue en 30 min et 90 min de fonctionnement du dispositif en milieu clos. L'appareil est capable de produire des ions négatifs principalement dominés par un détergent plasma naturel ainsi que des ions positifs dans un environnement similaire à Mère Nature. Le dispositif comprend une source de plasma à géométrie DBD coaxiale avec une électrode en treillis métallique spécialement conçue en acier doux d'une épaisseur de 1 mm. Le besoin de gaz d'alimentation, de granulés et/ou de pression différentielle a été éliminé de la source de décharge DBD pour une purification efficace de l'air. L'existence d'ions négatifs pendant plus de 25 s en moyenne constitue le principal avantage, car elle peut également désactiver les agents pathogènes à longue durée de vie et les aérosols de petite taille.

À l’heure actuelle, les infections pathogènes transmissibles par voie aérienne provoquent des maladies entraînant une morbidité et une mortalité importantes1. Presque chaque année, une nouvelle bactérie ou un nouveau virus de nature grippale apparaît qui crée une épidémie ou une pandémie de maladies2. Outre la transmission interhumaine, dans les environnements intérieurs très peuplés et clos tels que les établissements de santé, les écoles, les collèges, les universités, les grands centres commerciaux, les bâtiments commerciaux et les bâtiments publics, les agents pathogènes intérieurs excrétés par les humains peuvent se transmettre et se disperser par le chauffage. , les systèmes de ventilation et de climatisation (CVC), et peuvent entraîner des infections croisées. Cette peur a provoqué un confinement à travers le monde et les infections dues au virus SARS-CoV-2 ont considérablement affecté la productivité au travail3. En général, les gens passent 70 à 90 % de leur temps dans des environnements intérieurs4. La qualité de l’air intérieur (QAI) est très importante pour la sécurité de la santé des personnes, qui est en général 2 à 5 fois, voire plus, polluée que l’air extérieur5. De nombreux chercheurs ont travaillé sur différentes méthodes pour réduire le risque d’infections microbiennes dans les espaces intérieurs et pour améliorer la QAI6,7,8,9,10,11.

L'une des techniques connues est la désinfection chimique, qui utilise de l'éthanol (C2H5OH), du peroxyde d'hydrogène (H2O2) ou un désinfectant12. Les micro-organismes peuvent être éliminés dès qu'ils entrent en contact direct avec ces produits chimiques. Cependant, il est difficile de décontaminer un volume important à l’aide de cette méthode. Une autre méthode de désinfection utilise des gaz comme l’oxyde d’éthylène (C2H4O) ou l’ozone (O3) pour prévenir l’infection microbienne13,14. Avec ces méthodes, la stérilisation est homogène sur l’ensemble du volume traité, mais il est indispensable d’isoler la zone et de mettre en place un système de ventilation par aspiration adapté. Les filtres à particules d’air à haute efficacité (HEPA) sont également utilisés pour éliminer les particules de poussière et les micro-organismes en suspension dans l’air des environnements intérieurs15,16. Cependant, les filtres HEPA ne désactivent pas les micro-organismes, sont incapables de filtrer les aérosols de petite taille et peuvent également provoquer des chutes de pression dans les systèmes de climatisation. Les chercheurs se sont ensuite tournés vers les méthodes de photocatalyse ultraviolettes (UV) et basées sur les UV, très prometteuses pour la réduction microbienne et la purification de l’air intérieur17,18. Néanmoins, l’approche basée sur les UV nécessite un long temps de stérilisation19, n’est pas efficace lorsque la concentration de polluants est faible20 et la manipulation de la lumière UV dans les lieux publics est également assez difficile21. Par conséquent, l’ingénierie des stratégies de contrôle pour des solutions innovantes pour une désinfection efficace des agents pathogènes aéroportés pour une utilisation large à moindre coût est la nécessité du moment.