WO2022258686A1 - Composition et dispositif pour la désinfection de l'air - Google Patents

Composition et dispositif pour la désinfection de l'air Download PDF

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WO2022258686A1
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biocide
biochar
disinfection
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Newdelman Mitchell
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Definitions

  • the present invention relates to the field of air disinfection. It will more particularly find its application for the treatment of the air with a view to the suppression of pathogenic micro-organisms such as viruses, bacteria, fungi.
  • the invention can be applied in any air treatment device for treating enclosed spaces such as an entire structure or specific spaces in a building or in any transport vehicle, including in air suction systems.
  • Air treatment is an old problem that aims to purify the air, especially inside a building.
  • air treatment is carried out by various technological processes known to purify the air of chemical fumes, volatile particles or odors.
  • COVID-19 coronavirus disease 2019
  • SARS-CoV-2 Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2
  • the propagation of the virus being done in particular by the air, the treatment of the air for eliminating pathogens circulating in the air and in particular the SARS-CoV-2 virus has become a global health problem.
  • the aim of the present invention is to provide a solution which makes it possible to disinfect the air from pathogenic microorganisms.
  • the invention provides a composition for air disinfection comprising a biochar combined with a biocide.
  • the association biochar and biocide allows both to have a disinfectant treatment while optimizing the treatment surface of the biocide thanks to the biochar.
  • the invention allows air volume treatment of pathogenic microorganisms contained in the air.
  • the biocide is configured to act by a mechanical action, that is to say it destroys, prevents the pathogenic microorganism from acting by the mechanical action and preferably without a chemical action .
  • the biochar is coated, or impregnated or soaked with biocide.
  • the biochar makes it possible to considerably increase the surface on which the biocide is applied and therefore makes it possible to increase the surface of treatment available for a given surface in a considerable way.
  • the biocide applied according to the invention destroys pathogenic microorganisms by means of a mechanical process: a coating comprising nanometric points also designated peaks.
  • the peaks have a quasi-pointed, preferably pointed, distal end.
  • Another aspect relates to an air disinfection device comprising the composition and a support on which the composition is deposited.
  • the device makes it possible to reduce or even eliminate the number of pathogenic microorganisms contained in the air, preferably circulating air.
  • Another aspect relates to the use of the composition for disinfecting the air according to the invention or of a disinfection device according to the invention to reduce the quantity of pathogenic microorganisms in an air flow.
  • Another aspect relates to a process for manufacturing the device according to the invention comprising a step of impregnating or coating the biochar with the biocide in the liquid state.
  • Another aspect relates to a method for disinfecting an air flow using a composition or a disinfection device according to the invention comprising the formation of an air flow by circulating the air and bringing the air flow into contact with the biocide.
  • FIG. 1 represents the air disinfection composition according to a first embodiment: the biochar being combined with the biocide.
  • FIG. 2 represents a device according to one embodiment of the invention comprising the composition according to FIG. 1 in an air circulation pipe.
  • FIG. 3 represents a device according to one embodiment of the invention comprising the composition according to FIG. 1 in an air filter.
  • FIG. 4 represents a device according to one embodiment of the invention comprising the composition according to FIG. 1 attached to a support.
  • FIG. 5 represents a detail view of the surface of the biocide applied to the biochar.
  • the biocide has a mechanical action.
  • the biochar is impregnated, soaked or coated with the biocide.
  • the biocide forms a solid nanometric layer, advantageously applied to the biochar.
  • the solid nanometric layer has a thickness comprised between 50 and 300 nm, preferably between 150 and 300 nm.
  • the solid nanometric layer comprises on its surface peaks configured to destroy pathogenic microorganisms when the peaks come into contact with the pathogenic microorganisms.
  • the biocide comprises a silsesquioxane quat.
  • the biocide comprises silicon dioxide.
  • the biocide is the product Liquid Guard®.
  • the biocide is the product Zoono®.
  • the biochar is hydrophilic, wherein the biochar can have positive, negative or neutral electrical conductivity.
  • the support is an air filter provided with at least one surface able to be traversed by a flow of air, the composition being fixed and/or placed on at least one face of said surface.
  • the support comprises an air filter defining an interior volume capable of being traversed by the flow of air, the composition being placed in said interior volume.
  • the air disinfection device is a mask intended for air filtration.
  • the use of the device or of the composition is intended for the disinfection of the SARS-CoV-2 virus (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2).
  • the manufacturing method comprises a step of fixing the biochar on a support before or after the impregnation step.
  • Biochar is charcoal of plant origin.
  • Biochar is a charcoal obtained by pyrolysis of biomass of organic plant matter, for example fruit shells.
  • 'biochar' is the abbreviation of 'bio-charcoal' from the prefix "bio” which means biological origin and the English word “charcoal” which means charcoal.
  • Pyrolysis is the thermal decomposition of organic matter in an oxygen-poor environment, it leads to the production of three constituents: a gaseous mixture consisting of non-condensable gas, bio-oil and a solid residue with a high carbon content called biochar.
  • the pyrolysis preferably takes place above 180°C, for example above 200°C, preferably between 180° and 1000°C.
  • Biochar is a charcoal that can be produced in an artisanal or industrial way.
  • Biochar is known for its application as a soil amendment.
  • biochar refers to any organic material that is carbonized for the benefit of applying it to soil or sequestering carbon.
  • the biochar is advantageously a solid rich in stable carbon and recalcitrant to mineralization by soil microorganisms, due to its composition rich in aromatic structures. It thus plays the role of carbon fixation in the soil and therefore of carbon sink, which explains its interest in the context of concerns about global warming.
  • Biochar can be produced from organic matter of various origins (agricultural residues, manure, forestry exploitation residues, etc.).
  • the biochar comprises particles of sizes between one millimeter and several centimeters in diameter. For example from 1 mm to 15 cm. Particle size is understood as the largest dimension of a particle.
  • the biochar is porous.
  • Biochar particles include pores.
  • the pores are advantageously open.
  • the open pores are connected to the outside, either directly or via other pores and/or a network of channels or fissures. Fluids can diffuse into the open pores, which thus participate in the actual surface.
  • the real surface thus advantageously corresponds to the surface in contact with the outside.
  • the biochar has a porosity, more specifically pores, the dimensions of which allow the penetration of a virus.
  • the pores have a dimension greater than or equal to 18 nm, optionally 25 nm, optionally more than 100 nm.
  • biochar from almond shells exhibits a pore size range of 40-60 ⁇ m which is advantageous for the present invention.
  • a contaminated air flow can enter the pores of the biochar treated with the biocide according to the invention or most of the existing pathogens in this air flow will be captured and killed.
  • the biochar has an apparent surface defined by the periphery of the particle which defines an interior volume.
  • the porosity defines an internal surface, that is to say the surface of biochar exposed to the air in the internal volume.
  • the real surface of the biochar exposed to the air is therefore the sum of the apparent surface and the internal surface, advantageously accessible by nanometric pathogens contained in the air flow.
  • the porosity of the biochar is configured to define a real surface of the order of 250 mm 2 per mm 3 of biochar.
  • the biochar has a real surface which is significantly larger than the apparent surface, due to its internal lattice structure, channels and/or pores.
  • the dimensions of the biochar particles and the porosity are configured to respect a ratio between the real surface, on the apparent surface which is greater than or equal to 1.5, this ratio is advantageously at least 3 or even preferably 10.
  • the ratio may be greater for large air filtration system applications.
  • the biochar comprises a specific surface greater than or equal to 100m 2 /g and according to one possibility less than or equal or even less than strictly 500m 2 /g.
  • the specific surface also called Massic Area corresponds to the ratio of the real surface to the quantity of matter.
  • the specific area is determined for example by gas adsorption according to the method of Brunauer, Emmett and Teller or BET.
  • the biochar advantageously has a carbon content greater than 70%. Usually, coal has a lower carbon content.
  • the biochar is obtained by pyrolysis with or without a subsequent activation step. The activation step may be intended to remove tars,
  • the biochar is chosen to be hydrophilic. This arrangement allows optimized adhesion of the biocide to the biochar; Advantageously, this limits the need to use a fixing primer to improve the adhesion of the biocide.
  • Biochar can be exfoliated or not.
  • the exfoliated biochar optimizes adhesion on surfaces exposed to the air and more precisely exposed to an air flow, facilitating the adhesion of the biocide.
  • the electrical polarity of biochar can be selected based on target pathogens to optimize pathogen capture. Once the polarity of a primary pathogen is determined, the polarity of the biochar can be adjusted accordingly to be attractive rather than repellant. For example, according to an exemplary embodiment, almond shell biochar exhibits low electronegative polarity.
  • the biochar is chosen with low electronegativity to ensure better association with the biocide.
  • the biochar is hydrophobic and for example with a slightly negative polarity which retains the adhesion capacity for the biocide.
  • the composition comprises a fixing primer, advantageously forming a layer to improve the fixing of the biocide on the biochar can be provided.
  • the fixing primer is, for example, an adhesion activator or promoter.
  • the fixing primer is applied in a liquid state on the biochar, once the fixing primer is dry, the biocide is applied.
  • the fixing primer comprises for example phosphates to facilitate the attachment of the biocide to the biochar.
  • the composition according to the invention also comprises a biocide.
  • Biocide means a product intended to destroy, repel or render harmless harmful organisms, to prevent their action or to combat them.
  • a biocide acts by chemical or biological or even preferentially mechanical action.
  • the biocide is chosen to act by mechanical action, preferably only.
  • the biocide is a disinfecting agent with mechanical action.
  • the biocide acts by the action of the kinetic energy of the pathogenic microorganism carried away by a flow of air which is applied to the biocide.
  • the disinfectant is nanometric.
  • the disinfectant acts at the nanometric level by destroying and/or inhibiting pathogenic microorganisms
  • the biocide is also understood as an inhibitor, advantageously nanometric, preferentially mechanical, of pathogenic microorganisms.
  • the biocide is associated with the biochar in that the biochar forms a base or support for applying the biocide.
  • the biocide is in direct or indirect contact, in particular via a fixing primer described later, with the biochar.
  • the biocide forms at least one coating layer of the biochar.
  • the biocide forms a solid layer of nanometric dimension on the surface of the biochar, for example ranging from 150 to 300 nm.
  • the biocide advantageously forms a layer, for example monomolecular, which binds permanently to the biochar.
  • the biocide is configured to infiltrate exposed areas of the biochar including all accessible pores, ducts and internal spaces.
  • the biochar is coated or soaked or impregnated with biocide.
  • the biocide coats at least the apparent surface of the biochar, but also at least partly the internal surface, that is to say the pores, in particular when the biocide has soaked or impregnated the biochar.
  • the biocide at least partially covers the actual surface of the biochar.
  • the biochar makes it possible to increase the surface of application of the biocide and therefore optimize the treatment.
  • the actual surface on which the biocide can be applied is significantly greater than the apparent surface of the biochar.
  • biocide 2 coats the visible surface of biochar 1 and partially the internal surface.
  • the biocide applied according to the invention destroys pathogenic microorganisms by means of a mechanical process: a coating comprising nanometric points also designated peaks.
  • the biocide advantageously forms a layer comprising molecules which covalently bind to the biochar forming a layer comprising positively charged peaks. Positively charged spikes attract and pierce negatively charged microorganisms. Spikes rupture cell walls. This causes the decomposition of microorganisms with a lethal effect.
  • the molecules are chosen from silane-based polymers.
  • the biocide comprises a nanometric structure forming peaks.
  • the spikes perforate the pathogenic microorganisms when they come into contact with the spikes.
  • the peaks each extending along a main direction.
  • Dmax is preferably of the order of 0.5 nm. If the section of the peak is circular, Dmax corresponds to the diameter of the peak.
  • the peaks are of nanometric diameters, for example of the order of 0.5 nm. The peaks are said to be microscopic or even nanometric.
  • the nanostructure thus constituted is composed of small points or peaks which go by a mechanical phenomenon by the energy force of the movement of air helped, or not, by an electromagnetic effect, in particular by charged nitrogen atoms positively, to stand on arrival of a microorganism, for example naturally negatively charged to advantageously add an electromotive force to pierce the pathogen resulting in its instantaneous and immediate bursting on contact with it. Disinfection is therefore mechanical and not chemical. It is also instantaneous. Nanotechnologies can be used for the constitution of the nanostructure, but in no case for the constitution of nanoparticles of which the product is completely free.
  • the biocide comprises for example a density of peaks of greater than 1000 peaks/pm 2 , preferably greater than 10,0000 peaks/pm 2 , preferably greater than 500,000 peaks/pm 2 .
  • the biocide comprises quat-silsesquioxanes or quaternary ammonium organosilanes.
  • Quat Silsesquioxane is part of the group of quaternary ammoniums and is classified as a biocide in liquid state. Its chemical name is Octadecanaminium- N,N-dimethyl-N- ⁇ 3-(trimethoxysilyl)propyl ⁇ -chloride. Empirical formula C26H58CIN03SI.
  • the biocide comprises amorphous silicon dioxide.
  • the biocide is a mixture of quaternary ammonium chloride with a silane function on the alkyl group.
  • the biocide is the product Liquid Guard® from the company Nano-Care marketed in France by the company Nano-Protection.
  • Liquid Guard® optionally includes quat-silsesquioxane, polymers, amorphous silicon dioxide and deionized water.
  • the biocide is the product Zoono® Z-71 from Zoono.
  • This product comprises quaternary ammoniums and more specifically organosilane quaternary ammoniums allowing disinfection by mechanical action.
  • the biocide is advantageously chosen to form peaks as described above which can be considered as non-flexible, semi-rigid or rigid.
  • the biocide is advantageously chosen to form peaks as described above configured to ensure mechanical disinfection of the air flow, in particular by bursting the cell membrane of pathogenic microorganisms.
  • the invention relates to an air treatment device comprising the composition according to the invention and a support, on which the composition is placed.
  • the device according to the invention comprises a fixing primer to facilitate the attachment of the biocide to the support.
  • the fixing primer possibly comprises an adhesion activator or promoter comprising for example phosphates.
  • the fixing primer is advantageously placed on the support before the biocide.
  • the fixing primer is applied in the liquid state then the biocide is applied once the fixing primer is dry.
  • composition and/or the air disinfection device is intended for the disinfection of viruses and in particular of the severe acute respiratory syndrome Coronavirus 2 virus: SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2).
  • the composition according to the invention is intended to be used with a protective mask of the type, for example a surgical air treatment mask.
  • the disinfection device is an air filtration mask.
  • the mask can be of different types and advantageously comprises a support for the composition according to the invention, for example a filter paper or a textile or a filtration valve.
  • the invention relates to a method for disinfecting an air flow using the composition or the air disinfection device as described in the present application.
  • the disinfection process comprises a step of disinfecting an air flow by mechanical action.
  • the disinfection process includes the movement of an air flow, for example by a fan, by an air conditioning system, by controlled mechanical ventilation or by natural circulation, for example by opening a window.
  • the disinfection method further comprises the disinfection of an air flow by contact of the pathogenic microorganism(s) included in the air flow with the biocide.
  • the invention relates to a process for preparing the composition comprising a step of impregnating or coating the biochar with the biocide, advantageously in the liquid state.
  • the biochar is brought into contact with the biocide in the liquid state.
  • the biochar is immersed in the liquid biocide.
  • the impregnated biochar is left to dry, the biocide solidifies on the visible surface and at least partially, preferentially on all, the internal surface of the biochar.
  • the method uses at least 5ml of biocide per m 2 of biochar to be coated, preferably 10ml, more preferably 15ml, more preferably at least 25ml per m 2 .
  • the method for manufacturing the disinfection device comprises fixing the composition on a support.
  • this fixing step is carried out after obtaining the composition and therefore the step of impregnating and/or coating the biochar with the biocide.
  • the biochar is fixed on the support before the impregnation step and the support and biochar assembly is covered and/or impregnated with the biocide.
  • the air disinfection device comprises the composition and a support 6.
  • the support 6 may be varied and the composition may or may not be attached to said support.
  • the support 6 defines an interior volume in which the composition is simply placed, preferably without being fixed there.
  • the interior volume advantageously comprises an air inlet 10 and an air outlet 11.
  • the support 6 is an air pipe 7 into which the composition is simply introduced.
  • the pipe 7 may have a particular shape to hold the composition in place and prevent it from being carried away with the air flow, such as for example a siphon.
  • the air flow to be treated 3 enters the interior volume through an air inlet 10 and the treated air flow exits the interior volume through an air outlet 11.
  • the support 6 comprises two filter screens 8, 9 between which the composition is preferentially embedded without being attached thereto.
  • the support 6 is a surface on which the composition is fixed, in particular by a fixing primer 5.
  • the support 6 can advantageously be a filtering screen.

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Abstract

L'invention concerne une composition pour la désinfection d'air comprenant un biochar associé à un biocide. Selon un mode de réalisation particulier, le biocide est à action mécanique, c'est-à-dire qu'il détruit, empêche d'agir le micro- organisme pathogène par l'action mécanique et préférentiellement sans une action chimique. Un autre aspect concerne un dispositif de désinfection de l'air comprenant la composition et un support. Un autre aspect concerne l'utilisation de la composition pour la désinfection de l'air selon l'invention ou d'un dispositif de désinfection selon l'invention pour réduire la quantité de micro-organismes pathogènes dans un flux d'air. La présente invention concerne le domaine de la désinfection de l'air. Elle trouvera plus particulièrement son application pour le traitement de l'air en vue de la suppression de micro-organismes pathogènes tels que les virus, bactéries, champignons. L'invention peut s'appliquer dans tout appareil de traitement d'air pour traiter des espaces clos tels qu'une structure entière ou des espaces spécifiques dans un bâtiment ou dans tout véhicule de transport.

Description

« Composition et dispositif pour la désinfection de l'air » DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine de la désinfection de l’air. Elle trouvera plus particulièrement son application pour le traitement de l’air en vue de la suppression de micro-organismes pathogènes tels que les virus, bactéries, champignons. L’invention peut s’appliquer dans tout appareil de traitement d'air pour traiter des espaces clos tels qu'une structure entière ou des espaces spécifiques dans un bâtiment ou dans tout véhicule de transport y compris dans des systèmes aspiration d’air.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Le traitement de l’air est une problématique ancienne qui a pour but de purifier l'air notamment à l’intérieur d’un bâtiment. Habituellement, le traitement de l’air est réalisé par divers procédés technologiques connus pour purifier l’air d’émanations chimiques, de particules volatiles ou encore d’odeurs.
L’apparition de la COVID-19 (maladie à coronavirus 2019), qui est causée par le Syndrome respiratoire aigu sévère Coronavirus 2 (SRAS-CoV-2), a entraîné des dizaines de millions d’infections et des centaines de milliers de décès. La propagation du virus se faisant notamment par l’air, le traitement de l’air pour supprimer les pathogènes circulant dans l’air et notamment le virus SRAS-CoV-2 est devenue une problématique de santé mondiale.
Parmi les solutions déjà connues pour désinfecter l’air, des traitements par photocatalyse existent. Ils combinent un catalyseur, classiquement du dioxyde de titane Ti02, à un émetteur d’UV - A. Lorsque les micro-organismes pathogènes présents dans le flux d’air rentrent en contact avec le catalyseur activé par les rayons UV-A, les micro-organismes sont détruits par les radicaux OH. Cette méthode fonctionne, toutefois il nécessaire que le pathogène entre en contact direct avec le catalyseur ce qui limite les volumes ou les débits d’air traités.
Par ailleurs, au cours de cette pandémie, la multiplication des produits désinfectants tels que les gels hydroalcooliques n’a pas permis de proposer des solutions de traitement de l’air, plus précisément des volumes d'air puisque ces produits ne permettent que de désinfecter des surfaces. Un produit de désinfection a été mis au point dernièrement et s’apparente à un revêtement désinfectant permanent. Ce produit est vendu sous la marque Liquid Guard®. Ce produit a une action plus permanente que les simples gels hydroalcooliques et autres produits désinfectants déjà connus. Toutefois, il n’a pour objet que d’empêcher les pathogènes de se poser sur des surfaces pour limiter ainsi les contaminations par contact. Ce produit n’est donc pas destiné à un traitement de désinfection de l’air. Par conséquent, il est urgent de développer une solution de désinfection de l’air, plus précisément de volume d'air qui réponde à la problématique actuelle de traitement de l’air optimisé.
La présente invention a pour but de proposer une solution qui permet de désinfecter l’air des micro-organismes pathogènes.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
RESUME
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation l’invention prévoit une composition pour la désinfection d'air comprenant un biochar associé à un biocide. L’association biochar et biocide permet à la fois d’avoir un traitement désinfectant tout en optimisant la surface de traitement du biocide grâce au biochar. L'invention permet un traitement de volume d'air des microorganismes pathogènes contenu dans l'air. Préférentiellement, la désinfection d'un air en mouvement. Selon un mode de réalisation particulier, le biocide est configuré pour agir par une action mécanique, c’est-à-dire qu’il détruit, empêche d’agir le micro-organisme pathogène par l’action mécanique et préférentiellement sans une action chimique. Selon un mode de réalisation particulier, le biochar est revêtu, ou imprégné ou imbibé de biocide. Le biochar permet d’augmenter considérablement la surface sur laquelle le biocide est appliqué et permet donc d’augmenter la surface de traitement disponible pour une surface donnée de manière considérable. Avantageusement, le biocide appliqué selon l’invention détruit les micro organismes pathogènes grâce à un procédé mécanique : un revêtement comprenant des pointes nanométriques également désignés pics.
Avantageusement, des atomes d’azote chargés positivement attirent les membranes cellulaires chargées négativement. Les membranes cellulaires des micro-organismes pathogènes sont alors détruites ce qui tuent lesdits micro organismes pathogènes de préférence en les perforant. Avantageusement, les pics présentent une extrémité distale quasi-pointue, préférentiellement pointue.
Un autre aspect concerne un dispositif de désinfection de l'air comprenant la composition et un support sur lequel est déposée la composition. Le dispositif permet de réduire voire de supprimer le nombre de micro-organismes pathogènes contenus dans l'air, préférentiellement de l'air circulant.
Un autre aspect concerne l’utilisation de la composition pour la désinfection de l’air selon l’invention ou d’un dispositif de désinfection selon l’invention pour réduire la quantité de micro-organismes pathogènes dans un flux d'air.
Un autre aspect concerne un procédé de fabrication du dispositif selon l’invention comprenant une étape d'imprégnation ou de revêtement du biochar par le biocide à l'état liquide.
Un autre aspect concerne un procédé de désinfection d’un flux d’air par une composition ou d’un dispositif de désinfection selon l’invention comprenant la formation d’un flux d’air par la mise en circulation de l’air et la mise en contact du flux d’air avec le biocide.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
La figure 1 représente la composition de désinfection de l’air selon un premier mode de réalisation : le biochar étant associé au biocide. La figure 2 représente un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention comprenant la composition selon la figure 1 dans une canalisation de circulation d’air.
La figure 3 représente un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention comprenant la composition selon la figure 1 dans un filtre à air.
La figure 4 représente un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention comprenant la composition selon la figure 1 fixée sur un support.
La figure 5 représente une vue de détail de la surface du biocide appliqué sur le biochar.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, le biochar et le biocide ne sont pas représentatifs de la réalité.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Avant d’entamer une revue détaillée des modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :
Selon un exemple, le biocide est à action mécanique.
Selon un exemple, le biochar est imprégné, imbibé ou revêtu du biocide.
Selon un exemple, le biocide forme une couche nanométrique solide, avantageusement appliquée sur le biochar.
Selon un exemple, la couche nanométrique solide présente une épaisseur comprise entre 50 et 300 nm, de préférence entre 150 et 300nm.
Selon un exemple, la couche nanométrique solide comprend à sa surface des pics configurés pour détruire des micro-organismes pathogènes lorsque les pics entrent au contact des micro-organismes pathogènes.
Selon un exemple, les pics s’étendant chacun selon une direction principale, la section du pic, prise selon un plan perpendiculaire à la direction principale et prise à la moitié de la hauteur selon cette direction principale, présentant une dimension maximale Dmax inférieure à 25 nm (109 mètres), et de préférence inférieure à 18 nm, Dmax étant de préférence compris entre 0.01 nm et 18 nm, Dmax étant de préférence de l’ordre de 0.5 nm.
Selon un exemple, le biocide comprend un quat silsesquioxane.
Selon un exemple, le biocide comprend du dioxyde de silicium.
Selon un exemple, le biocide est le produit Liquid Guard®.
Selon un exemple, le biocide est le produit Zoono®. Selon un exemple, le biochar est hydrophile, le biochar pouvant avoir une conductivité électrique positive, négative ou neutre.
Selon un exemple, le support est un filtre à air muni d'au moins une surface apte à être traversée par un flux d'air, la composition étant fixée et/ou placée sur au moins une face de ladite surface.
Selon un exemple, le support comprend un filtre à air définissant un volume intérieur apte à être traversé par le flux d'air, la composition étant placée dans ledit volume intérieur.
Selon un exemple, le dispositif de désinfection d'air est un masque destiné à la filtration d'air.
Selon un exemple, l'utilisation du dispositif ou de la composition est destinée à la désinfection du virus SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2).
Selon un exemple, le procédé de fabrication comprend une étape de fixation du biochar sur un support avant ou après l'étape d'imprégnation.
Le biochar est un charbon d’origine végétale. Le biochar est un charbon obtenu par pyrolyse de biomasse des matières organiques végétales par exemple de coques de fruits.
Le terme ‘biochar’ est l’abréviation de ‘bio-charcoal’ du préfixe « bio » qui veut dire origine biologique et du mot anglais « charcoal » qui signifie charbon de bois.
La pyrolyse est la décomposition thermique des matières organiques en milieu pauvre en oxygène, elle conduit à la production de trois constituants : un mélange gazeux constitué de gaz non condensable, le bio-huile et un résidu solide à forte teneur en carbone appelé biochar. La pyrolyse se déroule préférentiellement au- dessus de 180°C, par exemple au-dessus de 200°C, préférentiellement entre 180° et 1000°C. Le biochar est un charbon qui peut être produit de manière artisanale ou industrielle.
Le biochar est connu pour son application comme amendement du sol.
De manière conventionnelle selon l’Initiative internationale sur le biochar, le terme biochar désigne toute matière organique carbonisée dans l’intérêt de l’appliquer au sol ou de séquestrer le carbone.
Le biochar est avantageusement un solide riche en carbone stable et récalcitrant à la minéralisation par les microorganismes du sol, du fait de sa composition riche en structures aromatiques. Il joue ainsi le rôle de fixation du carbone dans le sol et donc de puits de carbone, ce qui explique son intérêt dans le contexte des préoccupations concernant le réchauffement climatique. Le biochar peut être produit à partir des matières organiques d’origines diverses (résidus agricoles, fumier, résidus d’exploitation forestière, etc.).
Son utilisation dans le domaine du traitement de l’air contaminé par des pathogènes, notamment des pathogènes dangereux pour la santé humaine est peu connue voire inconnue.
Préférentiellement, le biochar comprend des particules de tailles comprises entre un millimètre et plusieurs centimètres de diamètre. A titre d'exemple de 1 mm à 15 cm. La taille des particules s'entend comme la plus grande dimension d'une particule.
Avantageusement, le biochar est poreux. Les particules de biochar comprennent des pores. Les pores sont avantageusement ouverts. Les pores ouverts sont reliés à l'extérieur, soit directement, soit via d'autres pores et/ou un réseau de canaux ou de fissures. Les fluides peuvent diffuser dans les pores ouverts, qui participent ainsi à la surface réelle. La surface réelle correspond ainsi avantageusement à la surface en contact avec l'extérieur.
Préférentiellement, le biochar présente une porosité, plus spécifiquement des pores, dont les dimensions permettent la pénétration d'un virus. A titre préféré, les pores ont une dimension supérieure ou égale à 18 nm, éventuellement 25nm éventuellement plus de 100nm.
Uniquement à titre d'exemple, le biochar de coques d'amande montre une plage de tailles de pores de 40 à 60 pm qui est avantageux pour la présente invention. Ainsi, un flux d’air contaminé peut entrer dans les pores du biochar traité avec le biocide selon l'invention ou la plupart des pathogènes existants dans ce flux d'air seront captés et tués.
Le biochar présente une surface apparente définie par le pourtour de la particule qui définit un volume intérieur. Avantageusement, la porosité définie une surface interne, c'est à dire la surface de biochar exposée à l'air dans le volume intérieur. La surface réelle du biochar exposée à l'air est donc la somme de la surface apparente et de la surface interne, avantageusement accessible par des pathogènes nanométriques contenus dans le flux d’air.
Avantageusement, la porosité du biochar est configurée pour définir une surface réelle de l'ordre de 250mm2 par mm3 de biochar.
Le biochar présente une surface réelle qui est nettement plus importante que la surface apparente, en raison de sa structure interne en treillis, canaux et/ou pores. Les dimensions des particules de biochar et la porosité sont configurées pour respecter un rapport entre la surface réelle, sur la surface apparente qui est supérieur ou égal à 1,5, ce rapport est avantageusement au moins de 3 voire préférentiellement 10. Préférentiellement, le rapport peut être plus grand pour des applications de systèmes de filtration d’air de grande taille.
Préférentiellement, le biochar comprend une surface spécifique supérieure ou égale à 100m2/g et selon une possibilité inférieure ou égale voire inférieur strictement à 500m2/g. La surface spécifique appelée aussi Aire Massique correspond au rapport de la surface réelle sur la quantité de matière. L'aire massique est déterminée par exemple par adsorption de gaz selon la méthode de Brunauer, Emmett et Teller ou BET.
Le biochar présente avantageusement un taux de carbone supérieur à 70%. Habituellement, le charbon a un taux de carbone inférieur. Le biochar est obtenu par pyrolyse avec ou sans étape d'activation ultérieure. L'étape d'activation peut être destinée à supprimer les goudrons,
Préférentiellement, le biochar est choisi pour être hydrophile. Cette disposition permet une adhérence optimisée du biocide sur le biochar; Avantageusement, cela limite la nécessité d'utiliser un primaire de fixation pour améliorer l’adhérence du biocide.
Le biochar peut être exfolié ou non. Le biochar exfolié optimise l’adhérence sur les surfaces exposées à l’air et plus précisément exposées à un flux d'air, facilitant l'adhérence du biocide.
La polarité électrique du biochar peut être sélectionnée en fonction des pathogènes cibles pour optimiser la capture du pathogène. Une fois que la polarité d’un pathogène principal est déterminée, la polarité du biochar peut être ajustée en conséquence pour être attractif plutôt que répulsif. Par exemple, selon un exemple de mode de réalisation, le biochar de coque d’amande présente une polarité électronégative faible.
Avantageusement, le biochar est choisi avec une faible électronégativité pour assurer une meilleure association avec le biocide.
Selon un mode de réalisation, le biochar est hydrophobe et par exemple avec une polarité légèrement négative qui conserve la capacité d'adhérence pour le biocide. Selon une possibilité, la composition comprend un primaire de fixation, formant avantageusement une couche pour améliorer la fixation du biocide sur le biochar peut être prévue. Le primaire de fixation est par exemple un activateur ou promoteur d’adhérence. À titre d'exemple, le primaire de fixation est appliqué à l'état liquide sur le biochar, une fois le primaire de fixation sec, le biocide est appliqué. Selon une possibilité, le primaire de fixation comprend par exemple des phosphates pour faciliter l’accroche du biocide sur le biochar. La composition selon l’invention comprend également un biocide. On entend par biocide un produit destiné à détruire, repousser ou rendre inoffensifs les organismes nuisibles, à en prévenir l’action ou à les combattre. Selon l'invention, un biocide agit par action chimique ou biologique ou encore préférentiellement mécanique.
Selon un mode de réalisation préféré, le biocide est choisi pour agir par action mécanique, préférentiellement uniquement. Le biocide est un agent désinfectant à action mécanique. Avantageusement, le biocide agit par l'action de l'énergie cinétique du micro-organisme pathogène emporté par un flux d'air qui vient s'appliquer sur le biocide.
Le désinfectant est nanométrique. Le désinfectant agit au niveau nanométrique en détruisant et/ou inhibant les micro-organismes pathogènes Le biocide s’entend également comme un inhibiteur, avantageusement nanométrique, préférentiellement mécanique, de micro-organismes pathogènes. Le biocide est associé au biochar en ce que le biochar forme un socle ou un support pour appliquer le biocide. Le biocide est en contact direct ou indirect, notamment par un primaire de fixation décrit ultérieurement, avec le biochar Selon un mode de réalisation, le biocide forme au moins une couche de revêtement du biochar.
Avantageusement, le biocide forme une couche solide de dimension nanométrique à la surface du biochar, par exemple allant de 150 à 300 nm. Le biocide forme avantageusement une couche par exemple monomoléculaire qui se lie de manière permanente au biochar.
Le biocide est configuré pour s'infiltrer dans les zones exposées du biochar y compris tous les pores, conduits et espaces internes accessibles.
Le biochar est revêtu ou imbibé ou imprégné de biocide. Avantageusement, le biocide revêt au moins la surface apparente du biochar, mais également au moins en partie la surface interne, c'est à dire les pores, notamment lorsque le biocide a imbibé ou imprégné le biochar. Le biocide recouvre au moins en partie la surface réelle du biochar. De cette manière, le biochar permet d’augmenter la surface d’application du biocide et donc optimiser le traitement. Ainsi, la surface réelle sur laquelle le biocide peut être appliqué est nettement supérieure à la surface apparente du biochar. Sur la figure 1 , le biocide 2 revêt la surface apparente du biochar 1 et partiellement la surface interne.
Avantageusement, le biocide appliqué selon l’invention détruit les micro organismes pathogènes grâce à un procédé mécanique : un revêtement comprenant des pointes nanométriques également désignés pics. Le biocide forme avantageusement une couche comprenant des molécules qui se lient de manière covalente au biochar formant une couche comprenant des pics chargés positivement. Les pics chargés positivement attirent et transpercent les micro-organismes chargés négativement. Les pics rompent les parois cellulaires. Cela provoque la décomposition des micro-organismes avec un effet létal. A titre préféré, les molécules sont choisies parmi des polymères à base de silane.
Selon un mode de réalisation, le biocide comprend une structure nanométrique formant des pics. De préférence les pics perforent les micro-organismes pathogènes lorsqu'ils entrent au contact des pics.
Selon un exemple les pics s’étendant chacun selon une direction principale. La section du pic prise selon un plan perpendiculaire à la direction principale et prise à la moitié de la hauteur selon cette direction principale, présente une dimension maximale Dmax inférieure à 25 nm (109 mètres), et de préférence inférieure à 18 nm, Dmax étant de préférence compris entre 0.01 nm et 18 nm. Dmax est de préférence de l’ordre de 0,5nm. Si la section du pic est circulaire, Dmax correspond au diamètre du pic. Préférentiellement, les pics sont de diamètres nanométriques par exemple de l’ordre de 0,5 nm. Les pics sont dits microscopiques voire nanométriques.
Selon un mode de réalisation, la nanostructure ainsi constituée se compose de petites pointes ou pics qui vont par un phénomène mécanique par la force énergétique du mouvement d’air aidé, ou pas, par un effet électromagnétique, notamment par des atomes d’azote chargés positivement, se dresser à l’arrivée d’un micro-organisme, par exemple chargé naturellement négativement pour avantageusement ajouter une force électromotrice pour percer le pathogène résultant à son éclatement instantané et immédiat au contact avec celui-ci. La désinfection est donc mécanique et non chimique. Elle est également instantanée. Les nanotechnologies peuvent être utilisées pour la constitution de la nanostructure, mais en aucun cas pour la constitution de nanoparticules dont le produit est totalement exempt.
Le biocide comprend par exemple une densité de pics de supérieure à 1000 pics/pm2, préférentiellement supérieure à 10 0000 pics/pm2 préférentiellement supérieure à 500 000pics/pm2.
Selon un mode de réalisation, le biocide comprend des quat-silsesquioxane ou des ammoniums quaternaires organosilanes.
Le Quat Silsesquioxane fait partie du groupe des ammoniums quaternaires et est classé comme biocide à l’état liquide. Son nom chimique est Octadecanaminium- N,N-dimethyl-N-{3-(trimethoxysilyl)propyl}-chloride. Formule empirique C26H58CIN03SÎ.
Selon un mode de réalisation, le biocide comprend du dioxyde de silicium amorphe.
Préférentiellement, le biocide est un mélange de chlorure d'ammonium quaternaire avec une fonction silane sur le groupement alkyle.
Selon un mode de réalisation préféré, le biocide est le produit Liquid Guard® de la société Nano-Care commercialisé en France par la société Nano-Protection.
Le Liquid Guard® comprend selon une possibilité des quat-silsesquioxane, des polymères, du dioxyde de silicium amorphe et de l’eau déminéralisée.
Selon un mode de réalisation, le biocide est le produit Zoono® Z-71 de Zoono. Ce produit comprend des ammoniums quaternaires et plus précisément des ammoniums quaternaires organosilanes permettant une désinfection par action mécanique.
Le biocide est avantageusement choisi pour former des pics tels que décrits ci- dessus qui peuvent être considérés comme non flexibles, semi-rigides ou rigides. Le biocide est avantageusement choisi pour former des pics tels que décrits ci- dessus configurés pour assure une désinfection mécanique du flux d’air notamment par éclatement de la membrane cellulaire des micro-organismes pathogènes.
Suivant un aspect, l’invention concerne un dispositif de traitement de l’air comprenant la composition selon l’invention et un support, sur lequel est disposée la composition.
Selon une possibilité, le dispositif selon l’invention comprend un primaire de fixation pour faciliter l’accroche du biocide sur le support. Le primaire de fixation comprend possiblement un activateur ou promoteur d’adhérence comprenant par exemple des phosphates.
Le primaire de fixation est avantageusement placé sur le support avant le biocide. À titre d'exemple, le primaire de fixation est appliqué à l'état liquide puis le biocide est appliqué une fois le primaire de fixation sec.
Selon un aspect, la composition et/ou le dispositif de désinfection de l'air est destiné à la désinfection des virus et notamment du virus du Syndrome respiratoire aigu sévère Coronavirus 2 : SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2).
Selon un aspect, la composition selon l'invention est destinée à être utilisée avec un masque de protection de type par exemple masque chirurgical de traitement de l'air. Selon aspect, le dispositif de désinfection est un masque de filtration d'air. Le masque peut être de différent type et comprend avantageusement un support pour la composition selon l'invention par exemple un papier filtre ou un textile ou une valve de filtration.
Selon un aspect, l’invention concerne un procédé de désinfection d’un flux d’air par la composition ou le dispositif de désinfection de l’air tels que décrits dans la présente demande. Le procédé de désinfection comprend une étape de désinfection d’un flux d’air par action mécanique. Le procédé de désinfection comprend la mise en mouvement d’un flux d’air, par exemple par un ventilateur, par une installation de climatisation, par ventilation mécanique contrôlée ou par circulation naturelle par exemple l’ouverture de fenêtre. Le procédé de désinfection comprend en outre la désinfection d’un flux d’air par contact du ou des microorganismes pathogènes compris dans le flux d’air avec le biocide.
Selon un aspect, l'invention concerne un procédé de préparation de la composition comprenant une étape d'imprégnation ou de revêtement du biochar par le biocide avantageusement à l'état liquide. Préférentiellement, le biochar est mis en contact avec le biocide à l'état liquide.
Selon une première possibilité, le biochar est immergé dans le biocide liquide. Le biochar imprégné est mis à sécher, le biocide se solidifie à la surface apparente et au moins partiellement, préférentiellement sur toute, la surface interne du biochar. Avantageusement, le procédé utilise au moins 5ml de biocide par m2 de biochar à recouvrir, préférentiellement, 10ml, plus préférentiellement 15ml, plus préférentiellement au moins 25ml par m2.
Selon un mode de réalisation, le procédé pour la fabrication du dispositif de désinfection comprend la fixation de la composition sur un support.
Selon une première possibilité, cette étape de fixation est réalisée après l'obtention de la composition et donc de l'étape d'imprégnation et/ou revêtement du biochar par le biocide.
Selon une deuxième possibilité, le biochar est fixé sur le support avant l'étape d'imprégnation et l'ensemble support et biochar est recouvert et/ ou imprégné du biocide.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de désinfection de l'air comprend la composition et un support 6. Le support 6 peut être varié et la composition peut être ou non fixée sur ledit support.
Selon une possibilité, le support 6 définit un volume intérieur dans lequel la composition est simplement placée, préférentiellement sans y être fixée. Le volume intérieur comprend avantageusement une entrée d'air 10 et une sortie d'air 11. Par exemple, comme illustré à la figure 2, le support 6 est une canalisation 7 d'air dans laquelle la composition est simplement introduite. La canalisation 7 peut avoir une forme particulière pour maintenir la composition en place et éviter qu'elle ne soit emportée avec le flux d'air, tel que par exemple un siphon. Le flux d'air à traiter 3 rentre dans le volume intérieur par une entrée d'air 10 et le flux d'air traité sort du volume intérieur par une sortie d'air 11. Selon un autre exemple illustré à la figure 3, le support 6 comprend deux écrans filtrants 8, 9 entre lesquels la composition est enchâssée préférentiellement sans y être fixée.
Selon une autre possibilité, illustrée à la figure 4, le support 6 est une surface sur laquelle la composition est fixée, notamment par un primaire de fixation 5. Le support 6 peut être avantageusement un écran filtrant.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par l'invention.
Listes des références
1. Biochar
2. Biocide
3. Flux air entrant
4. Flux d'air sortant
5. primaire de fixation
6. Support
7. Canalisation
8. écran filtrant
9. écran filtrant
10. Face d'entrée d'air
11. Face de sortie d'air

Claims

Revendications
1. Composition pour la désinfection d'air comprenant un biochar (1) associé à un biocide (2).
2. Composition pour la désinfection d'air selon la revendication 1 dans lequel le biocide (2) est à action mécanique.
3. Composition pour la désinfection d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le biochar (1) est imprégné, imbibé ou revêtu du biocide (2).
4. Composition pour la désinfection d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le biocide (2) forme une couche nanométrique solide.
5. Composition pour la désinfection d'air selon la revendication précédente dans lequel la couche nanométrique solide présente une épaisseur comprise entre 50 et 300 nm, de préférence entre 150 et 300nm.
6. Composition pour la désinfection d'air selon l'une quelconque des deux revendications précédentes dans lequel la couche nanométrique solide comprend à sa surface des pics (12) configurés pour détruire des micro organismes pathogènes lorsque les pics entrent au contact des micro organismes pathogènes.
7. Composition pour la désinfection d'air selon la revendication précédente dans lequel les pics (12) s’étendant chacun selon une direction principale, la section du pic, prise selon un plan perpendiculaire à la direction principale et prise à la moitié de la hauteur selon cette direction principale, présentant une dimension maximale Dmax inférieure à 25 nm (109 mètres), et de préférence inférieure à 18 nm, Dmax étant de préférence compris entre 0.01 nm et 18 nm, Dmax étant de préférence de l’ordre de 0.5 nm.
8. Composition pour la désinfection d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le biocide (2) comprend un quat silsesquioxane.
9. Composition pour la désinfection d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le biocide (2) comprend du dioxyde de silicium.
10. Composition pour la désinfection d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le biocide (2) est le produit Liquid Guard®.
11. Composition pour la désinfection d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le biochar (1) est hydrophile.
12. Dispositif de désinfection d'air comprenant la composition pour la désinfection d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes et un support (6) sur lequel est déposée la composition.
13. Dispositif de désinfection d'air selon la revendication précédente dans lequel le support (6) est un filtre à air muni d'au moins une surface apte à être traversée par un flux d'air, la composition étant fixée et/ou placée sur au moins une face de ladite surface.
14. Dispositif de désinfection d'air selon la revendication 12 dans lequel le support
(6) comprend un filtre à air définissant un volume intérieur apte à être traversé par le flux d'air, la composition étant placée dans ledit volume intérieur.
15. Dispositif de désinfection d'air selon l'une quelconque des revendications 12 à 14 étant un masque destiné à la filtration d'air.
16. Utilisation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 ou d’un dispositif de désinfection selon l'une quelconque des revendications 12 à 15 pour réduire la quantité de micro-organismes pathogène présente dans un flux d'air.
17. Utilisation selon la revendication précédente pour la désinfection du virus SARS- CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2).
18. Procédé de fabrication d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications 12 à 15 comprenant une étape d'imprégnation ou de revêtement du biochar (1) par le biocide (2) à l'état liquide.
19. Procédé de fabrication selon la revendication précédente comprenant une étape de fixation du biochar (1) sur un support (6) avant ou après l'étape d'imprégnation.
20. Procédé de désinfection d’un flux d’air par une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 ou d’un dispositif de désinfection selon l'une quelconque des revendications 12 à 15 comprenant la formation d’un flux d’air par la mise en circulation de l’air et la mise en contact du flux d’air avec le biocide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106881073A (zh) * 2016-05-20 2017-06-23 上海依瓦达环境技术有限公司 一种用于空气净化的光催化剂涂层结构及其制备方法
CN108212079A (zh) * 2018-03-28 2018-06-29 桂林良物造日用品有限公司 一种利用沸石制备的空气净味剂
WO2020020890A1 (fr) * 2018-07-24 2020-01-30 Certis Europe Bv Forme pharmaceutique à base de pesticide

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