Les filtres HEPA omniprésents…mais que signifie exactement le terme « HEPA » ? De quoi sont constitués ces filtres et qu’est-ce qui les rend si particuliers ?
Qu’est-ce qu’un filtre HEPA ?
Le terme « HEPA » est l’acronyme de l’anglais « High-Efficiency Particulate Air [filter] », ce qui en français signifie : « filtre à particules aériennes à haute efficacité ». Bien que cela sonne compliqué, les filtres HEPA n’ont rien de vraiment extraordinaire. Ils ont été inventés dans les années 1940 alors que des scientifiques travaillaient sur le développement de la bombe atomique. Les filtres HEPA sont simplement un matériau composé de fibres aléatoirement alignées, fabriqué à partir de verre ou de matériaux synthétiques (similaires à celui utilisé dans les t-shirts à séchage rapide.)
Les filtres à air en fibre de verre eux sont fabriqués à partir de verre, c’est-à-dire des éléments tels que la silice, l’alumine, l’oxyde de calcium, l’oxyde de bore, l’oxyde de magnésium et l’oxyde de sodium.
Ce qu’il faut surtout retenir sur les filtres à air HEPA, c’est qu’ils sont incroyablement efficaces pour capturer presque toutes les tailles de particules : virus, bactéries, pollen, PM2,5, allergènes et bien plus encore ! Les filtres à air HEPA sont la composante la plus importante de tout purificateur d’air.
Voici à quoi ressemble le réseau de fibres aléatoirement agencées d’un filtre HEPA Smart Air du purificateur d’air The Sqair, ainsi qu’une vue au niveau nano par microscope.
Qu’est-ce qui rend les filtres HEPA si spéciaux ?
D’accord, donc si les filtres HEPA ont été inventés dans les années 1940 et qu’ils n’ont rien d’extraordinaire, qu’est-ce qui distingue quand même un filtre classique d’un filtre HEPA ? Il s’avère en fait que l’utilisation du terme « HEPA » répond à un ensemble strict de critères. En Europe, les filtres HEPA doivent éliminer 99,95 % (ISO) des particules. Aux États-Unis, ils doivent éliminer 99,97 % des particules. Autrement dit, les filtres HEPA ont des normes de filtration très élevées qui les distinguent des filtres ordinaires.
| Normes | Taux de filtration des MPPS (taille de particule la plus pénétrante) |
| ISO / Européen (ISO29463 / EN 1822) | ≥ 99.95% |
| Norme américaine (MIL-STD-282) | ≥ 99.97% |
Lorsque l’on suit les normes ISO ou européennes, les filtres qui capturent plus de 85% des particules mais moins de 99,95% sont appelés « filtres EPA » ou « filtres à haute efficacité». Ces filtres à air ne répondent pas à l’exigence de filtration pour être considérés comme un « filtre à air HEPA ».
D’un autre côté, les filtres qui dépassent les exigences d’un « filtre à air HEPA » et qui capturent plus de 99,999% des particules sont appelés « filtres ULPA » ou « filtres à air à très faible pénétration ».
| Désignation | Taux de filtration |
| EPA (filtre à haute efficacité) | 85% – 99.95% |
| HEPA (filtre à très haute efficacité) | 99.95% – 99.999% |
| ULPA (filtres à très faible pénétration) | ≥99.999% |
D’accord, mais qu’entend-on exactement par « particules » ? Toutes les particules ? Une taille particulière de particules ? En fait, les filtres HEPA sont testés contre la « taille de particule la plus pénétrante » (MPPS) – nous en parlerons un peu plus tard.
Comment fonctionnent les filtres HEPA?
La réponse à cette question est ce qui rend les filtres HEPA si fascinants. La plupart d’entre nous pensent peut-être que les filtres HEPA fonctionnent de la même manière qu’un filet :
Dans un filet, une particule passera facilement si elle est plus petite que les trous du filet. Si elle est plus grosse, elle restera bloquée. Logique ! Cependant, les HEPA fonctionnent un peu différemment.
1er type de filtration HEPA : pour les grosses particules
Notre intuition est correcte pour les particules de grande taille, c’est-à-dire typiquement supérieures à 10 microns. Pour référence, un cheveu humain mesure environ 50 microns de large. Ainsi, 10 microns est en réalité assez petit.
On dit quand même qu’elles sont larges car lorsqu’elles essayent de rentrer dans un filtre HEPA, elles sont trop grandes pour passer à travers et se retrouvent donc piégées entre deux fibres. Les scientifiques ont un nom pour cela : « l’interception directe par tamisage »
2ème type de filtration HEPA : pour les particules plus petites
Que se passe-t-il pour les particules dont la taille est inférieure à 10 microns ? Jetons un coup d’œil à la plage de tailles suivante : 0,3 à 1 micron, qui correspond à la taille d’une bactérie.
Ces particules devraient passer facilement dans les trous du filtre, mais elles rencontrent toutefois un problème : elles sont encore un peu trop lourdes pour pouvoir suivre les flux d’air autour des fibres HEPA. Elles ne se déplacent donc pas assez vite pour traverser ces fibres et y restent donc coincées. Les scientifiques appellent ce phénomène « interception par inertie ».
3ème type de filtration HEPA : Toutes petites particules
Pour les particules vraiment très petites (moins de 0,3 microns), la situation est plus complexe. Ces particules ont une masse tellement faible qu’elles « rebondissent » comme une balle de flipper lorsqu’elles entrent en contact avec les molécules de gaz (c’est ce qu’on appelle le mouvement brownien). Elles se déplacent donc de façon aléatoire et en zigzag
Ces particules sont si petites qu’elles pourraient facilement passer à travers les filtres HEPA. Mais malheureusement (pour leur liberté) et heureusement (pour nos poumons), elles ne se déplacent pas en ligne droite. En volant en zigzag, elles finissent par heurter les fibres et s’y coincer. Les scientifiques appellent cela « l’interception par diffusion ».
Voici comment fonctionnent les trois mécanismes de capture :
Et voici comment les trois mécanismes de capture fonctionnent pour différentes tailles de particules. L’interception par tamisage capture les grosses particules; l’interception par inertie capture les particules de taille moyenne et la diffusion capture les plus petites particules.
Quelle est la taille de particule la plus difficile à filtrer pour un filtre à air HEPA ?
On peut penser que plus une particule est grande, plus elle est facile à filtrer par un filtre HEPA. Et bien ce n’est pas forcément le cas ! Avez-vous remarqué le creux sur le dernier graphique aux alentours de 0.3 microns ? Cette baisse d’efficacité se produit parce que la diffusion fonctionne très bien pour les particules inférieures à cette taille, et le tamisage aussi pour les particules supérieures à cette taille.
Mais cette zone (aux alentours de 0.3 microns) se trouve à l’intersection de ces deux mécanismes, et la filtration est moins efficace pour cette taille de particule. En effet, ces particules ne sont pas suffisamment petites pour profiter pleinement de la diffusion, et pas suffisamment grandes pour bénéficier pleinement du tamisage. Ce creux dans le graphique correspond donc à la taille de particule la plus pénétrante, qu’on qualifie souvent de « point faible » des filtres HEPA.
Ce creux dans le graphique se produit le plus souvent autour de la marque des 0,3 microns, c’est pourquoi les gens mentionnent souvent les 0,3 microns.
Les filtres HEPA sont capables de capturer les nanoparticules.
Si on suit la ligne rouge ci-dessous, on voit que plus le diamètre des particules diminue, plus l’efficacité augmente.
C’est ainsi que se manifestent le mouvement brownien et la diffusion. La diffusion est incroyablement efficace pour capturer les nanoparticules. Cela signifie que les filtres HEPA sont également extrêmement efficaces pour capturer les nanoparticules.
En savoir plus : Les filtres HEPA peuvent-ils capturer le coronavirus ?
Les filtres HEPA peuvent-ils également capturer les gaz et les COV ?
Étant donné que les filtres HEPA sont si performants pour capturer les nanoparticules, on pourrait penser qu’ils peuvent également capturer les COV et les gaz. Malheureusement, ce n’est pas le cas. Étant donné que les gaz ne sont pas des particules, ils se déplacent et se comportent différemment dans l’air. Pour capturer les COV et les gaz, vous aurez besoin d’un filtre à charbon actif.
Peut-on nettoyer un filtre HEPA ?
Smart Air a effectué des tests de lavage des filtres HEPA au sein de son laboratoire Smart Air. Résultat : Il n’est pas recommandé de nettoyer les filtres HEPA avec de l’eau, de les aspirer ou de les secouer vigoureusement, car cela pourrait endommager les fibres du filtre.
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Les filtres HEPA et ses alternatives
Les filtres HEPA sont reconnus comme la référence mondiale en matière de filtration des particules. Ils sont bien plus avantageux que les ioniseurs qui contribuent à la pollution de l’air selon plusieurs études. En effet, (1) la plupart des ioniseurs sont trop faibles pour être efficaces, (2) ils produisent de l’ozone nocif, des PM2,5, des gaz VOC dangereux et du formaldéhyde, (3) ils génèrent des ions négatifs qui salissent votre domicile en entraînant l’adhérence des particules aux surfaces plutôt que de les éliminer réellement.
La plupart des grandes entreprises de fabrication de purificateurs d’air, telles que Xiaomi, Blueair, Levoit, et bien d’autres, intègrent des ioniseurs dans leurs appareils. Cette décision s’explique par le fait que c’est une solution économique pour augmenter légèrement l’efficacité des filtres HEPA, mesurée par l’indice CADR (Clean Air Delivery Rate) qui évalue l’efficacité d’un purificateur d’air. Mais malheureusement, les utilisateurs ne sont généralement pas conscients que leurs appareils utilisent un ioniseur et des effets néfastes potentiels qui en découlent.
Comment se protéger ?
Smart Air est une entreprise certifiée B Corp engagée dans la lutte contre les mythes que les grandes entreprises véhiculent pour gonfler le prix de l’accès à l’air pur.
Smart Air fournit des purificateurs d’air et des masques qui ont été empiriquement testés, sans fausses promesses, permettant de filtrer les mêmes particules que les grandes entreprises, mais pour beaucoup moins cher ! En proposant des solutions abordables, Smart Air permet à tous d’avoir accès à un air pur !
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