Etude de la remise en suspension de microparticules dans les conduites de ventilation pour un meilleur contrôle de la qualité de l’air intérieur

Publié par Corentin Cazes, le 20 mars 2024   170

Au cours de ma thèse de doctorat à IMT Atlantique, et en co-encadrement avec l’INRAE, j’ai travaillé sur la remise en suspension de microparticules dans l’air. Elle est cruciale pour comprendre des phénomènes tels que la qualité de l'air intérieur, la dispersion des polluants, la formation des nuages, les réactions chimiques atmosphériques, et elle a des implications importantes dans des domaines variés tels que la santé publique, l'environnement et les processus industriels. La remise en suspension englobe différents domaines où l’on trouve de nombreuses applications, telles que la décontamination de zones polluées, la gestion des particules remises en suspension des sols par des activités humaines, ainsi que le contrôle des aérosols dans les systèmes de ventilation. C’est cette dernière problématique qui m’a intéressé au cours de ma thèse : comprendre les mécanismes influant sur le décollement des particules lorsqu’elles sont soumises à des accélérations d’air, par exemple après lors de la remise en service d’un système de ventilation.

J’ai étudié la remise en suspension de manière expérimentale, à l’aide d’une réplique de gaine de ventilation transparente. Pour différentes conditions d’accélération de l’air dans la soufflerie, j’ai filmé les particules au moment de leur décollage. En analysant les images à l’aide d’un algorithme permettant de compter les particules, et en corrélant ces résultats avec des acquisitions sur les propriétés de l’écoulement d’air, j’ai identifié différents paramètres de cet écoulement influençant la remise en suspension. Par exemple, j’ai montré que les particules ne se remettent en suspension qu’à partir d’une certaine vitesse de l’air, mais que cette vitesse dépend de la valeur de l’accélération de l’air. Ce résultat est intéressant pour orienter la construction des modèles théoriques d’étude de la remise en suspension, et améliorer ainsi la prédiction du phénomène.

Ce qu’il est intéressant de constater, c’est la pluridisciplinarité de ce sujet : les domaines scientifiques tels que la mécanique des fluides, les mécanismes d’adhésion ou encore la physique des aérosols s’entrecroisent. La mécanique des fluides explore les mouvements complexes de l’air, notamment proche des parois où les particules sont déposées avant de décoller. Les mécanismes d'adhésion sont essentiels pour comprendre les interactions entre les particules et la paroi. Enfin, la physique des aérosols examine les propriétés physiques, la dynamique, le transport et l'interaction des particules dans l'atmosphère ou d'autres milieux gazeux. La synergie entre ces différentes disciplines permet une approche holistique, catalysant des découvertes innovantes et des avancées scientifiques significatives.

Une deuxième soufflerie a été construite pour suivre les trajectoires des particules au moment du décollage à l’aide de caméra ultra-rapide, et donc d’analyser plus finement les mécanismes de remise en suspension, toujours en corrélation avec les mouvements complexes de l’écoulement d’air.

Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d’une thèse menée au laboratoire GEPEA à IMT Atlantique (équipe TEAM) et à INRAE Rennes (unité OPAALE), co-dirigée par Pr. Laurence Le Coq et Dr. Dominique Heitz, co-encadrée par Dr. Félicie Theron et Dr. Lionel Fiabane, et co-financée par l’AID et la Région Pays de la Loire.