Les filtres contenant du charbon actif sont-ils réellement efficaces ?

On commercialise les filtres à charbon actif comme solutions pour éliminer les produits chimiques tels que le formaldéhyde et le benzène. Cependant, est-ce que le charbon est réellement efficace ?
Le laboratoire Smart Air a soumis les filtres à charbon à des tests réels pour le vérifier.

Mais déjà, qui a besoin d’un filtre à charbon ?

J’ai précédemment mentionné que ma principale préoccupation en Chine était la pollution causée par les particules. Cette problématique est si présente dans les esprits que même le vendeur chez qui j’achète des kebabs connaît désormais le terme « PM2,5« .

Les filtres HEPA font un travail remarquable pour éliminer les particules. Mais il n’y a pas que les particules solides ou liquides qui inquiètent. En effet, les gaz tels que les composés organiques volatils (COV) sont si petits qu’ils peuvent passer à travers les filtres HEPA. Le terme « COV » englobe une vaste catégorie de substances, parmi lesquelles le benzène et le formaldéhyde. Les COV peuvent entraîner des risques de cancer, des irritations de la gorge, des vertiges et d’autres effets indésirables.

Pour les maisons ayant des problèmes de COV, l’utilisation de filtres à charbon actif est souvent recommandée. Cependant, se posent alors des questions sur leur réelle efficacité. Est-ce que ces filtres sont réellement capables de faire le travail ?

Lorsque j’ai partagé les instructions pour fabriquer votre propre purificateur d’air, j’ai hésité à recommander l’utilisation de charbon actif. N’ayant en effet pas encore effectué de tests approfondis, je ne voulais pas me fier aux simples déclarations des grandes entreprises de filtres. Cette année, j’ai donc décidé de mener des tests pour évaluer l’efficacité réelle du charbon actif.

Mise à l’épreuve : Le carbone fonctionne-t-il vraiment ?

J’ai rapidement réalisé que tester les gaz n’était pas une tâche facile. Tout d’abord, les « gaz nocifs » ne font pas partie d’une catégorie bien définie. On peut facilement acheter un compteur de particules qui détecte toutes les particules d’une certaine taille. Il n’existe cependant pas de détecteur capable de détecter tous les gaz. Il faudrait un détecteur spécifique pour chaque type de gaz, ce qui représente un investissement considérable.

Pour notre affaire, ma curiosité scientifique m’a poussé à investir 3542 $ (soit près de 3200 €) dans un Industrial Scientific Ibrid MX6. Cet appareil est capable de détecter les COV, le monoxyde de carbone, le dioxyde de soufre, le sulfure d’hydrogène et le dioxyde d’azote.

Il utilise un détecteur à photo-ionisation pour mesurer les COV de 0 à 2 000 parties par million avec une résolution de 0,1.

Ensuite, il me fallait une source de pollution gazeuse. Il est intéressant de souligner que mon appartement ne présentait pas une quantité suffisante de COV détectable par le MX6. C’était aussi le cas pour huit autres appartements que j’ai testés à Pékin. On pourrait alors se demander si les n’exagéreraient pas la nécessité d’un filtre à charbon pour nous effrayer…

Étant donné l’absence de COV détectables chez moi, j’ai dû me rendre à l’extérieur pour trouver des sources de COV à introduire dans ma chambre. J’ai opté pour les cigarettes, car elles sont reconnues pour émettre des COV tels que le benzène et le formaldéhyde.

Lors de chaque test, j’ai allumé 3 cigarettes Marlboro dans un espace clos de 3,78 m2. Simultanément, j’ai fait fonctionner le purificateur Cannon à pleine puissance lors de cinq essais, en utilisant un filtre à charbon composite à l’avant :

J’ai réalisé quatre tests de contrôle en utilisant un ventilateur sans filtre. Ainsi, l’air circulait toujours dans la pièce, mais sans charbon actif. Les cigarettes se sont consumées en environ 15 minutes, et j’ai laissé les ventilateurs fonctionner pendant 30 minutes supplémentaires.

Résultats : Le carbone fonctionne-t-il vraiment ?

Si l’on examine uniquement le Cannon avec le filtre à charbon après l’extinction de la cigarette, les niveaux de COV ont effectivement diminué. Voici les données d’un de nos tests :

Mais est-il possible que les COV se soient simplement dissipés d’eux-mêmes ? Pour le déterminer, nous pouvons prendre du recul et inclure la période pendant laquelle la cigarette brûlait ainsi que le test sans filtre, où seul un ventilateur était en marche. Cela permet de voir plus clairement que le charbon élimine effectivement les COV, au-delà de la simple présence d’un ventilateur.

En prenant la moyenne de tous les tests, nous avons constaté que les COV atteignaient un maximum d’environ 1 ppm lorsque le charbon était présent. En revanche, sans la présence du charbon, les COV atteignaient 1,5 ppm.

Une fois que la cigarette a été consumée, le Cannon a réussi à éliminer les COV de l’air en un peu plus de 15 minutes en moyenne. En revanche, sans la présence du charbon, les COV étaient toujours présents dans l’air après 30 minutes.

En moyenne, le charbon a réussi à éliminer 38 % des COV au moment où les cigarettes se sont consumées, par rapport à la condition où seul le ventilateur était utilisé. Le Cannon a ensuite éliminé 68 % des COV après 5 minutes supplémentaires, et finalement 100 % des COV après 20 minutes écoulées depuis l’extinction des cigarettes.

C’est ainsi que j’ai décidé que ces filtres étaient prêt à être utilisés chez nous. J’ai alors commencé à les expédier via notre site web et Taobao.

Tout le monde a-t-il besoin de charbon actif ?

Est-ce que le charbon est réellement efficace ? Oui. Mais est-ce que tout le monde a besoin de charbon ? Les fabricants de purificateurs ont un intérêt financier à convaincre les consommateurs d’acheter des filtres à charbon. Ils génèrent plus de revenus s’ils parviennent à susciter la peur chez les gens et les inciter à acheter du charbon. Mais est-ce que tout le monde a réellement besoin de carbone ?

Personnellement, je ne cherche pas à faire peur aux gens et à les inciter à acheter du charbon actif. Pourquoi ? Parce que dans la plupart des foyers, mon MX6 n’a détecté aucun COV. J’ai seulement trouvé des COV dans les maisons où il y avait une source évidente de pollution, comme des travaux de rénovation ou de la fumée. De plus, dans tous les endroits où le MX6 a détecté des COV, j’ai pu remarquer une odeur chimique. Cela a du sens, car de nombreux COV ont une odeur perceptible, tels que le benzène, le toluène et le formaldéhyde.

Je ne prétends pas non plus que les COV ne posent jamais de problème. Les détecteurs à photo-ionisation comme le MX6 ne sont pas les détecteurs les plus sensibles qui existent. Je suis convaincu que je trouverais de petites quantités de COV si je faisais analyser des échantillons d’air en laboratoire.

Des scientifiques ont toutefois utilisé des méthodes plus sophistiquées et ont obtenu des résultats similaires. Par exemple, des chercheurs de Hong Kong ont effectué des tests dans des habitations et ont constaté que la plupart des maisons de non-fumeurs ne présentaient pas de niveaux dangereux de COV. Il est donc nécessaire de réaliser davantage de tests de ce type afin d’obtenir un conclusion plus définitive.

Personnellement, pour le moment, je n’utiliserai pas de filtres à charbon dans ma propre maison, mais je pense que c’est une bonne option pour les personnes confrontées aux situations suivantes :

1. Récents travaux de rénovation
   
2. Nouvelle peinture
   
3. Exposition à la fumée
   
4. Présence d’odeurs persistantes
   
5. Proximité de sources de polluants gazeux (par exemple, vivre à proximité d’une usine)
   
6. Présence de symptômes tels que l’inflammation et l’asthme

Et les HEPA ? En a-t-on encore besoin ?

Yes. Carbon captures gas pollutants, not particulate pollution. I wouldn’t have even tested this, but Anna accidentally forgot to attach the HEPA and unknowingly ran a regular particulate room test with carbon only.

Pour faire court, oui. le charbon actif a la capacité de capturer les polluants gazeux, mais pas les particules. En effet, lors d’une expérience accidentelle, Anna a oublié d’installer un filtre HEPA et a effectué un test de particules dans la pièce en utilisant uniquement le charbon actif.

Les résultats sans HEPA ont été très décevants, avec une réduction bien inférieure aux 95 % habituels. Par conséquent, je ne recommande pas l’utilisation exclusive du charbon actif.

Comme toujours, je partage les données brutes et des informations plus détaillées sur les méthodes pour mes camarades amateurs de technologie ci-dessous.

Le charbon est-il réellement efficace ? Méthodes transparentes

Lors du test au gaz, toutes les portes et fenêtres ont été soigneusement fermées. Étant donné que le test s’est déroulé dans un porche fermé, il y avait plusieurs fenêtres, ce qui implique que la pièce était moins hermétique qu’une pièce intérieure classique.

Au cours du test, j’ai allumé trois cigarettes Marlboro en les plaçant verticalement dans un cendrier posé au sol. Le détecteur de gaz était positionné sur une petite tablette, à hauteur de taille, à quelques mètres seulement des cigarettes. Le purificateur était quant à lui placé au centre du porche, à quelques mètres des cigarettes, avec le flux d’air dirigé vers le haut.

Limitations

Brûler trois cigarettes dans une petite pièce est une situation extrême. Mis à part les salons fumeurs des aéroports, il est rare de trouver une telle concentration de fumée. Cependant, ce test démontre que le charbon actif réduit les COV.

De nombreuses personnes m’ont posé la question de la durée de vie des filtres à charbon. Malheureusement, je n’ai pas de réponse précise à cette question. Le filtre à charbon que j’ai utilisé est resté efficace après plusieurs de ces tests de fumée intensifs, qui devraient contenir beaucoup plus de COV que ce à quoi une personne normale serait exposée. Cependant, je ne peux pas fournir plus de détails à ce sujet.

Informations sur les COV : La lampe PID utilisée a une valeur eV de 10,6. Les valeurs eV déterminent les types de COV que les dispositifs PID peuvent détecter. Avec une valeur de 10,6 eV, cet appareil a probablement détecté de manière fiable le benzène, qui a un potentiel d’ionisation de 9,25, et peut-être aussi le toluène, qui a une valeur de 8,82.

Cette lampe PID n’est pas spécifiquement conçue pour détecter le formaldéhyde, dont le potentiel d’ionisation est de 10,88. Cependant, un ingénieur d’Industrial Scientific m’a fait part de sa conviction qu’il était plausible que l’appareil puisse détecter le formaldéhyde, bien que cela ne soit pas garanti à 100 %.

Information sur le détecteur

Le MX6 était équipé d’une pompe pour aspirer l’air, contrairement aux versions qui échantillonnent passivement l’air. Pendant le test, j’ai utilisé un filtre pour empêcher les particules de pénétrer dans l’appareil. Au besoin, j’ai réinitialisé l’appareil avant chaque test.

Premiers tests

Au début des tests, j’étais encore en train de m’habituer à la procédure – cela peut sembler simple en regardant les résultats, mais ce type de test n’est pas facile à réaliser ! Pour les trois premiers tests de contrôle, je n’avais pas encore décidé de laisser le MX6 fonctionner pendant 30 minutes après la combustion des cigarettes, ce qui limite les données pour ces trois occasions. Cependant, les conclusions sont similaires si l’on exclut ces trois tests.

Condition de contrôle

Dans la condition de référence, j’ai utilisé un ventilateur Honeywell réglé sur le niveau bas pour simuler approximativement le débit d’air d’un Cannon réglé sur le niveau élevé avec un filtre. En effet, les filtres réduisent le débit d’air, il est donc possible que le ventilateur Honeywell soit une meilleure approximation du débit d’air dans les conditions expérimentales.

En complément, j’ai réalisé des tests supplémentaires avec un IQ Air Health Pro Plus, (1) sans les filtres et (2) avec le pré-filtre uniquement, en tant que tests de contrôle supplémentaires. Les résultats ont été similaires à ceux des tests effectués avec le ventilateur Honeywell. À l’avenir, j’inclurai les tests avec l’IQ Air en tant que condition de contrôle pour évaluer l’efficacité de l’IQ Air dans l’élimination des COV.

Données sur les essais de gaz

Voici un récapitulatif des tests de gaz dans le tableau ci-dessous. Compte tenu de la taille importante du fichier de données brutes, vous pouvez le télécharger en cliquant sur le lien suivant : Tests COV du Cannon.

Données : Essai avec le carbone seul

Anna a effectué le test sur le charbon uniquement pendant une journée, par accident. Pour obtenir une estimation plus fiable de l’efficacité de l’utilisation exclusive du charbon, il serait nécessaire de réaliser davantage de tests. Cependant, étant donné que le charbon n’est pas conçu pour éliminer les particules en général, j’hésite à exposer quiconque à une telle quantité d’air pollué. Il convient de noter que les niveaux de PM2,5 à l’extérieur étaient très stables ce jour-là, n’ayant augmentés que de 4 microgrammes du début à la fin de la journée.