Soutenance de thèse de Adrien GANDOLFO

Pour répondre aux aspects essentiels du développement durable, les nouvelles constructions doivent réduire leur consommation énergétique. Cela se traduit par une meilleure isolation des bâtiments mais aussi par une maitrise et un control du renouvellement de l'air par ventilation mécanique contrôlée (VMC). Néanmoins, de telles actions participent à l’augmentation des concentrations de polluants en intérieur pouvant avoir des conséquences sanitaires importantes. La technique de dépollution passive de l’air reposant sur des processus photocatalytiques est une solution intéressante pour répondre à cette problématique. L’objectif de cette étude est d’optimiser une peinture pour application intérieure contenant des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) afin de réduire les concentrations de polluants gazeux comme de dioxyde d’azote (NO2) tout en limitant la formation de contaminants tel que l’acide nitreux (HONO). Dans cette optique, durant cette thèse, différents jeux de peintures (photocatalytiques et de référence) ont été étudiés dans des conditions simulées de laboratoire et dans un environnement réel. Les expériences en laboratoire ont montré une efficacité d’élimination du NO2 jusqu’à 4 fois plus importante sur une peinture photocatalytique que sur une peinture standard. La quantité de nanoTiO2 intégrée dans les peintures, l’intensité lumineuse et la température sont les paramètres les plus influents. Cette étude met également en évidence la formation hétérogène d’acide nitreux pendant la réaction photocatalysée du NO2. Les rendements de formation de HONO sont compris entre 4 et 20 % du NO2 consommé. Lors d’une étude à échelle 1, dans une pièce modèle, des concentrations significatives de HONO ont été mesurées. Par photolyse, ce dernier participe jusqu’à 20 % de la formation du radical hydroxyle mesuré en air intérieur, impactant ainsi la capacité oxydative de ces environnements. La retro-conversion des radicaux peroxyles (RO2) et l’ozonolyse des alcènes sont les autres contributeurs majeurs au radical OH dans ce cas d’étude. En présence de photocatalyseur dans les peintures, des concentrations de OH supérieur à 1,0·106 radicaux.cm-3 sont mesurées, soit des concentrations 50 % plus importantes en moyenne que sans photocatalyseur. Ces observations mettent à jour des mécanismes encore non élucidés de formation de cette espèce en air intérieur

In order to improve building energy consumption, new constructions reduce air exchange rate by including better insulation and adding controlled ventilation. However, this energetic advantage participates in increasing the concentration of indoor pollutants and can be the cause of adverse effects on the occupants’ health. A possible solution to this issue is to use the photocatalysis principle/theory as an innovating technique for air remediation. The aim of this study is to optimize photocatalytic materials containing titanium dioxide (TiO2) in order to reduce the concentrations of indoor air pollutants such as nitrogen dioxide (NO2) without the generation of emerging contaminants such as nitrous acid HONO. Over the course of this Ph.D., effects of different photocatalytic paints, tested under simulated and real conditions were studied. Laboratory experiments showed an effective elimination of nitrogen dioxide (NO2) up to 4 times higher with a photocatalytic paint than with a standard paint, the most important parameters influencing NO2 elimination being nanoTiO2 quantity built-in the paint, light intensity, and temperature. This study also highlights the heterogeneous formation of nitrous acid (HONO) during the photocatalysis of NO2, reactivity yields range from 4 % to 20 % of used NO2. During a scale one study in a model room, a significant concentration of HONO was measured. HONO is responsible of up to 20% of the formation of hydroxyl radical in indoor atmosphere, affecting therefore the oxidative capacity of such environments. Other major contributions to the production of OH radicals are peroxide radicals (RO2) retroconversion and alkene ozonolysis. In the presence of photocatalyst in paints, OH radical concentration higher than 1.0·106 radical.cm-3 was measured, which is 50 % higher in average than without photocatalyst. Those observations reveal yet not fully elucidated mechanisms for the indoor formation of this compound