Comment la PHOTOCATALYSE peut changer notre vie ?

Comment la
PHOTOCATALYSE
peut changer
notre vie ?

La photocatalyse, une technologie
au service de l’environnement
et du bien-être
SOMMAIRE Il est aujourd’hui admis que le secteur industriel de la
photocatalyse devrait enregistrer une forte croissance dans les années à venir.
En eet, les technologies issues de la photocatalyse, basée sur l’utilisation de
matériaux semiconducteurs, sont nombreuses : purication de l’air, épuration
de l’eau, surfaces autonettoyantes, énergie… Ces technologies prometteuses
sont méconnues du grand public. En matière de pollution environnementale, un
cadre normatif et réglementaire plus solide pourrait avoir un impact positif sur
les applications de la photocatalyse. Cet opus a pour objectif de faire connaître
les technologies de la photocatalyse et de montrer ce qu’elles apportent déjà et
apporteront au plan du bien-être, de la santé et de l’environnement.
La photocatalyse est
née de la découverte,
dans les années
1960, des propriétés
photocatalytiques
du dioxyde de titane
(TiO2). Elle a la capacité
d’éliminer les polluants
en rompant les liaisons
chimiques. Elle utilise
certaines parties
de l’énergie de la
lumière, en particulier
le rayonnement
ultraviolet, et fonctionne
à température et
humidité ambiantes.
Les photocatalyseurs
dopés et/ou modiés
peuvent aussi utiliser
la lumière visible. Très
vite, les scientiques
ont compris le potentiel
de la photocatalyse
dans divers domaines :
dégradation des
matières organiques,
dépollution et
purication de l’air
intérieur et extérieur,
traitements des odeurs,
de l’eau, surfaces
et matériaux
autonettoyants, et
certains secteurs de
l’énergie. Depuis la n du
siècle dernier, nombre
d’applications ont été
développées. Certaines,
tels les matériaux
autonettoyants et
dépolluants – vitrage,
béton, céramique,
peinture, enduit –
sont très abouties et
commercialisées depuis
une quinzaine d’années.
À l’instar d’autres
applications plus
récentes (épurateurs
d’air, traitement de
l’eau...), elles agissent
sur un environnement
de plus en plus pollué
sans le dégrader, et
contribuent à améliorer
la qualité de vie.
Origines

La photocatalyse,
une technologie propre
En bref, la photocatalyse est un phénomène au cours duquel une substance
appelée « photocatalyseur » accélère une réaction chimique sous l’action de
la lumière naturelle (solaire) ou articielle (lampe ultraviolets généralement).
Elle s’apparente au processus chimique de la photosynthèse : le photocatalyseur
–en général du dioxyde de titane (TiO2) – utilise l’énergie lumineuse, l’eau et
l’oxygène de l’air, engendrant ainsi la formation de radicaux très réactifs. Ces
derniers sont capables de décomposer certaines substances organiques et
inorganiques présentes dans l’atmosphère ou dans l’eau, parfois nocives, et de les
transformer en composés oxydés (dioxyde de carbone et eau, par exemple). Lors
de cette réaction chimique, le photocatalyseur n’est ni consommé ni altéré, ce qui
permet au processus de continuer dans le temps.
Les produits issus de la réaction photocatalytique – dioxyde de carbone
(CO2) et eau (H2O) – sont inoensifs, contrairement à ceux de processus
dépolluants courants comme la ltration ou la oculation. En outre, de
nombreuses études portant sur la désinfection de l’air par photocatalyse ont
montré que le dioxyde de titane, couplé au rayonnement ultraviolet, pouvait être
utilisé pour éliminer des micro-organismes.
Présent dans nombre de produits d’usage courant, le dioxyde de titane est le
catalyseur le plus utilisé.
La réglementation européenne considère que le dioxyde de titane ne présente
pas de danger pour les personnes qui en assurent la production ni pour les
utilisateurs : il n’est pas classé parmi les déchets toxiques (selon le CED, Catalogue
européen des déchets) et son transport n’est soumis à aucune mesure de sécurité
particulière. Les études réalisées par des organismes indépendants auprès de
travailleurs exposés à des quantités élevées de TiO2, aux États-Unis et en Europe,
n’ont démontré aucun rapport de cause à eet entre une exposition professionnelle
au TiO2 et un risque accru de cancer. Principe de précaution oblige, le CIRC (Centre
international de recherches sur le cancer) a néanmoins classé le TiO2 parmi les
agents sous surveillance dans la liste 2B – « peut-être cancérogène pour l’homme ».
Cela dit, si le dioxyde de titane s’avérait eectivement cancérogène, il faudrait en
inhaler des quantités très importantes pour, peut-être, développer une pathologie.
Or, pour éviter une telle inhalation par les travailleurs et les usagers, les industriels
ont recours soit à des solutions liquides, soit à des solutions agglomérées pour
concevoir leurs produits.

Des matériaux autonettoyants
et dépolluants
Avec les matériaux autonettoyants à eet photocatalytique, les façades et
couvertures des bâtiments restent propres sans autre intervention que l’eet
conjugué des rayons du soleil et de l’eau de pluie.
C’est à ce jour la technologie la plus aboutie – technologie dont les
industriels du verre ont été les pionniers avec les vitrages autonettoyants,
désormais d’usage courant.
Les cimentiers ont ensuite proposé des bétons formulés avec des ciments
intégrant du TiO2. L’église du Jubilé à Rome (architecte Richard Meier) fut
le premier bâtiment érigé avec ces matériaux (en 1999, chantier terminé en
2001). Depuis, nombre de fabricants de bardages, d’enduits, de membranes
d’étanchéité ou de peinture se sont intéressés à cette technologie et proposent
dans leur catalogue des systèmes autonettoyants à eet photocatalytique. La
façade aux nuances vertes et bleues en céramique autonettoyante du Finchley
Memorial Hospital, à Londres (Murphy Philipps Architects), ou le pavillon italien
de l’Exposition universelle 2015 à Milan, construit en béton photocatalytique
qui utilise le dioxyde de titane pour décomposer certains polluants comme les
oxydes d’azote, sont autant d’applications récentes de la photocatalyse dans le
secteur du bâtiment.
DOUBLE ACTION
Tous ces matériaux agissent selon le même principe et en deux étapes :
dégradation et lavage. Dans un premier temps, le TiO2, déposé en surface ou dans
la matrice des matériaux, dégrade les salissures (dégradation organique) par le
double eet de la lumière naturelle et de l’humidité ambiante. Dans un second
temps, l’eau de pluie évacue par rinçage les saletés détachées : on parle d’eet de
« voile lavant ».
QUELS AVANTAGES ?
La photocatalyse procure divers avantages : pérennité de l’esthétique des
bâtiments, limitation de la maintenance et de son coût, bénéce pour
l’environnement (économie d’eau, usage limité des produits d’entretien). Pour
les vitrages, par exemple, les tests révèlent que la fréquence des nettoyages est
divisée par trois. Résultat : le coût global du nettoyage pour des immeubles de
bureaux peut chuter de moitié, voire plus si la façade est très bien exposée.

La Cité des arts et
de la musique de
Chambéry (73), conçue
par l’architecte Yann
Keromes, a ouvert
ses portes en 2003.
C’est l’un des premiers
bâtiments français à
avoir été construit avec
un béton autonettoyant
incluant du TiO2. Les
concepteurs ont retenu
cette option pour que
la façade conserve
son aspect initial sans
entretien. Pour vérier la
pertinence de ce choix,
le bâtiment fait l’objet
d’un suivi colorimétrique.
Depuis 2003, une dizaine
de campagnes de
mesures de la couleur sur
191 points du bâtiment
ont été menées et
montrent que la couleur
d’origine des façades est
totalement préservée,
avec des écarts
colorimétriques mineurs
et invisibles à l’œil nu.
Retour d’expérience
Pavillon Italie de l’expo Milan 2015, Michele Molè et Susanna Tradati, studio Nemesi & Partners
© Mario e Pietro Carrieri by Italcementi, ©Ciment Calci