Méthodologie générale

La méthodologie expérimentale générale mis en œuvre dans ces travaux est représentée sur la Figure 2-3. Dans une première partie constituant le chapitre 3 de la thèse, chaque matériau (médias fibreux et adsorbants) mis en œuvre dans les trois solutions de traitement, fait l’objet d’une caractérisation au laboratoire, en termes de propriétés de structure (porosité, diamètre de fibre, etc.), de performances de filtration et d’adsorption, et de comportement vis- à-vis du champignon Penicillium chrysogenum. A noter, les performances des matériaux filtrants sont évaluées vis-à-vis des particules modèles, c'est-à-dire les particules de suie et de riz micronisé. Les performances des matériaux adsorbants sont déterminées avec du toluène. A l’issue de ces caractérisations, la solution de traitement présentant les critères les plus favorables pour une utilisation en logement individuel sera alors choisie pour des essais expérimentaux en condition de génération multi-polluants.

La première série d’essais, décrite dans le chapitre 4, consiste à étudier les performances de traitement multi-polluants en conditions contrôlées de la solution précédemment retenue. Cette partie s’intéresse d’abord au traitement thermique en termes de régénération de l’adsorbant ainsi qu’en termes de limitation du développement fongique sur le filtre. Puis dans un second temps, le suivi du traitement de l’air en conditions contrôlées permettra de comparer les performances de la solution sélectionnée aux taux d’abattement calculés dans la partie III.3 du chapitre 2, et d’étudier les différentes interactions possibles entres les polluants.

La deuxième série d’essais, décrite dans le chapitre 5, est conduite en conditions multi- polluants réelles pour une période de fonctionnement plus conséquente. Cela va permettre d’évaluer la robustesse, les performances et le coût de fonctionnement d’une telle solution en conditions de pollution réelles, c'est-à-dire pour une variété de polluants plus grande, des concentrations en amont du procédé plus faible et variables au cours du temps. Suite à cela, la faisabilité de l’implantation du procédé pour un cas réel sera étudiée et le coût du procédé combiné sera évalué au travers d’une étude technico-économique.

102 Figure 2-3 - Schéma général de la méthodologie expérimentale de l’étude

Chapitre 5

Etude de faisabilité d’implantation du procédé combiné dans l’habitat urbain

Chapitre 4

Performances du procédé combiné sélectionné en conditions contrôlées

Comparaison taux d’abattement

Chapitre 3

Sélection du procédé combiné filtration/adsorption optimal

Solution 1

Solution 2

Solution 3

F7 combiné Etage 1 : M5 ou M6 Etage 2 : TCA Etage 1 : HBH-F Etage 2 : HBH-CA Propriétés de structure Filtration (F7 combiné, M5, M6 et HBH-F) Adsorption (F7 combiné, TCA et HBH-CA)

Sélection de la solution la plus performante Performances de traitement

Optimisation des paramètres opératoires du traitement thermique

Réduction de la population fongique Caractérisation des matériaux

Régénération de l’adsorption

Comportement vis-à-vis des micro-organismes

Etude des interactions multi-polluants Performances de traitement multi-polluants en conditions contrôlées

Faisabilité de l’implémentation pour un cas réel Etude technico-économique

Suivi des performances de traitement combiné en conditions réalistes en zone péri-urbaine

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VI. Conclusion

Ce chapitre a permis d’identifier les différents polluants atmosphérique cibles ainsi que leurs niveaux de concentration. Cela a mis en évidence un verrou technique pour les essais expérimentaux, à savoir la génération et la mesure de faibles niveaux de concentration.

Les procédés adaptés au traitement de ces polluants, que sont la filtration et l’adsorption, ont ensuite été sélectionnés, de même que les différents matériaux étudiés. Grâce aux valeurs guides des concentrations en polluants dans l’air intérieur de l’OMS (WHO, 2010), un taux d’abattement « guide » pour chaque polluant a été calculé. Deux verrous scientifiques apparaissent par le choix des procédés d’adsorption et de filtration : la saturation de l’adsorbant, et l’accumulation de micro-organismes dans les filtres.

Pour implanter les procédés sélectionnés dans une maison individuelle, le module de traitement doit être placé sur un flux d’insufflation d’air. Une batterie chauffante sera placée en amont des procédés pour répondre aux questions de la régénération partielle de l’adsorbant et de la limitation de la prolifération des micro-organismes sur le filtre.

Ce chapitre a également permis d’établir la méthodologie générale de la thèse. Les différents matériaux de l’étude, représentant la variété de mise en œuvre des procédés, seront ainsi caractérisés et comparés pour sélectionner la solution de traitement combiné dont les performances sont les plus favorables.

Le procédé de traitement combiné sélectionné sera ensuite soumis à des essais en conditions multi-polluants contrôlées. Les paramètres du traitement thermique employé seront préalablement déterminés, puis les performances de traitement seront évaluées de même que les potentielles interactions entre les différents polluants.

Enfin, des essais en conditions réalistes seront conduits pour étudier l’évolution des performances du procédé combiné. Par la suite, la faisabilité d’implantation du procédé sera étudiée pour un cas réel et une étude technico-économique sera proposée pour différentes régions du monde.

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Chapitre 3

Caractérisation et sélection des procédés de

traitement

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I. Introduction

L’objectif de ce troisième chapitre est de sélectionner la solution de traitement, composée des matériaux filtrant et adsorbant présentés partie III.2 du chapitre 2, qui soit optimale pour une mise en œuvre dans un logement individuel. Cette solution sera ensuite testée pour des essais multi-polluants en conditions contrôlées puis en conditions réalistes.

Pour répondre à cet objectif, ce chapitre détaille dans un premier temps le développement du pilote de laboratoire ainsi que son fonctionnement. Le pilote est employé pour la caractérisation des performances des matériaux filtrants et adsorbants et sera également utilisé pour les essais multi-polluants en conditions contrôlées.

Dans un second temps, les matériaux sont caractérisés en termes de propriétés de structure poreuse (diamètre de fibre, épaisseur, porosité, etc.), de perméabilité à l’air, de performances de filtration et d’adsorption, ainsi qu’en termes de comportement vis-à-vis des micro- organismes.

Finalement, une méthodologie de comparaison des différentes solutions de traitement a été élaborée à partir de critères économiques et sanitaires. La solution la plus favorable retenue sera ainsi utilisée dans les chapitres 4 et 5 pour les campagnes d’essais multi-polluants en conditions contrôlées et en conditions réalistes.

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