La photocatalyse: technologie de réduction microbiologique

La technologie de décontamination microbiologique de notre unité mobile ROOM Dopair a été développée en collaboration avec l’Ecole des Mines de Nantes. Cette technologie est unique qui est utilisé pour la purification de l’eau et le traitement des effluents industriels. A la fois capable de détruire les composés chimiques et les micro-organismes de l’air, et ce dans les conditions normales de température et de pression atmosphérique, la photocatalyse peut donc être utilisée dans le domaine médical pour lutter contre les cellules infectées et éviter les affections nosocomiales.

La photoactivité du dioxyde de titane a été décrite pour la première fois en 1921 par Carl Renz et c’est quelques années plus tard, en 1929, que Keidel a découvert la réaction photocatalytique à proprement parler. C’est à partir de 1990 que l’utilisation de la photocatalyse s’étend à l‘environnement grâce aux recherches du Laboratoire de Photocatalyse du CNRS de Lyon et trouve ses applications industrielles notamment avec la dégradation des divers polluants. La photocatalyse est également utilisée pour l’élimination des bactéries, des virus et des champignons.

La photocatalyse repose sur la présence d’un catalyseur qui agit comme semi-conducteur et va absorber de l’oxygène, de la vapeur d’eau et les composés organiques volatiles présent dans l’air environnant. Ce matériau semi-conducteur est le plus souvent le dioxyde de titane (TiO2).

Le catalyseur est activé par la présence d’une source lumineuse, naturelle ou artificielle. Les radicaux libres libérés par le titane permettent une oxyréduction : les molécules organiques présentes sur la surface traitée sont adsorbées et décomposées par le catalyseur. Plus précisément, l’irradiation avec un rayonnement (UV et visible) provoque un transfert de charges au sein des particules de semi-conducteur qui aboutit, en présence des molécules d’eau et d’oxygène adsorbées, à la formation d’espèces très réactives : ions superoxydes (O2-), radicaux hydroxyles (OH•) et radicaux hydroperoxyles (HO2•).
Ces radicaux libres déclenchent des réactions chimiques en chaîne ayant des actions sur les COV et sur les micro-organismes.

Action sur les COV (composés organiques volatiles)
La minéralisation est la réaction chimique déclenchée par la photocatalyse ayant des effets sur les COV présents à la surface du catalyseur. Le mécanisme de photodégradation s’achève par la désorption des produits de la minéralisation, autrement dit par le rejet de dioxyde de carbone (CO2) et de vapeur d’eau (H2O).

Action sur les micro-organismes
Les radicaux libres précités (OH• et HO2•), très réactifs avec les COV, sont aussi très agressifs vis-à-vis des micro-organismes. Combinés au peroxyde d’hydrogène (H2O2), également produit par le semi-conducteur sous l’action des UV, ils constituent de puissants biocides.
Par ailleurs, le choix de lampes d’irradiation générant un rayonnement UVC très énergétique occasionne des perturbations plus ou moins profondes de la structure ADN des cellules vivantes. Selon la dose d’énergie UVC reçue, les cellules seront éliminées ou leur multiplication sera stoppée.

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