Tout au long de la pandémie Covid-19, qui entre maintenant dans son septième mois, un simple équipement de protection individuelle a fait défaut : les masques N95.
Le N95 et d'autres masques de qualité médicale reposent sur deux méthodes de filtration : le filtrage mécanique par les fibres du masque, ainsi que le filtrage électrostatique, dans lequel des charges électriques stationnaires attirent et capturent de minuscules particules (de 0,3 micron) telles que des gouttelettes de fluide contenant du virus. Les masques sont réservés à un usage unique car même après une journée, les charges électrostatiques du masque s'échappent dans l'air et le masque devient moins efficace pour en filtrer les particules. Cette perte progressive d'efficacité est encore plus marquée dans des pays comme l'Inde, où une humidité élevée accélère la perte de charge statique dans l'air.
Le problème est exacerbé lorsque les professionnels de santé se tournent vers des procédures de décontamination et de réutilisation des masques, telles que le chauffage ou l’ébullition, l’utilisation de lumière UV, et même de machines de fumigation, qui peuvent toutes anéantir la charge électrostatique d'un masque.
« Nous nous sommes demandé : pourquoi ne pouvons-nous pas le recharger ?» déclare Dov Levine, Physicien au Technion-IIT à Haïfa, en Israël. "Eh bien, il s'avère que vous pouvez."
Dans un article publié cette semaine dans la revue Physics of Fluids, Levine, avec Shankar Ghosh ainsi que ses collègues du Tata Institute of Fundamental Research à Mumbai, en Inde, montrent que les masques N95 décontaminés peuvent être rajeunis pour avoir des niveaux de filtration prêts à l'emploi avec une secousse d'électricité qui restaure les charges électrostatiques. L'équipe a également fabriqué un prototype de masque intelligent alimenté par batterie avec un filtre amovible qui peut être chargé en continu pour maintenir des niveaux élevés de filtration même après des heures d'utilisation.
Tout d'abord, l'équipe a mesuré l'efficacité de filtration de plusieurs marques de masques N95, qui allait de 95 à 98% d'efficacité. Ensuite, ils ont désinfecté un ensemble de masques avec de l'éthanol, de l'eau bouillante, de la vapeur ou tout simplement les ont jetés dans une machine à laver. Comme prévu, après chaque procédure de décontamination, les masques sont devenus moins efficaces pour filtrer les particules.
Pour recharger un masque, le groupe l'a pris "en sandwich" entre deux électrodes en plaque métallique, puis a zappé les masques avec une intensité de champ électrique de 800 volts par millimètre. Le champ devait être suffisamment haut pour que le tissu du masque en polypropylène devienne conducteur afin que des charges puissent y être déposées, dit Levine. D'autres chercheurs ont suggéré d'utiliser un sèche-cheveu pour recharger un masque, mais Levine affirme que cette procédure est «un vœu pieux», car il est peu probable qu'il rétablisse suffisamment la charge.
Lorsque le courant a été coupé, ces charges supplémentaires sont restées sur le tissu. Il a fallu environ une heure pour charger complètement un masque. Lorsque l'équipe a testé la capacité de filtrage des masques rechargés, elle a constaté que la charge rétablissait l'efficacité de filtration d'un masque KN95 décontaminé à 95%, au même niveau que si le masque était neuf.
Peter Tsai, l'inventeur du masque N95, se demande si le processus de test du degré de filtration était suffisant. "Sans l'utilisation d'un testeur de filtration commercial fiable, les données testées à partir d'un appareil rudimentaire sont probablement discutables", déclare Tsai, qui n'a pas participé à l'étude. Bien que l'équipe aurait aimé utiliser un testeur de filtration commercial, elle s'en tient aux résultats de son appareil de filtration fabriqué en laboratoire, dit Levine.
Les chercheurs ont également construit un prototype de masque équipé d'une cartouche imprimée en 3D contenant des couches de matériaux pour masque N95 et deux écrans métalliques poreux fixés à une petite batterie. Lorsque la batterie était allumée, le masque maintenait un champ électrique continu sur le filtre. "Si vous faites cela, il s'avère que vous n'avez pas de dégradation de l'efficacité de filtration", dit Levine.
Comme la quantité de courant nécessaire pour maintenir un filtre continuellement chargé est faible, Levine imagine qu'il devrait être possible de fabriquer un masque intelligent qui fonctionne à son efficacité maximale toute la journée et qui n'a besoin d'être décontaminé et rechargé que périodiquement - en le branchant sur une source d'énergie, ou même en le rechargeant rapidement avec un smartphone.
Source : IEEE Spectrum
Recevez les actualités du Technion France
Thank you! Your submission has been received!
Oops! Something went wrong while submitting the form