La mousse de cuivre comme filtre hautement efficace et durable pour les masques et purificateurs d'air réutilisables

Un filtre en mousse à base de cuivre qui pourrait un jour être utilisé dans les masques ou les purificateurs d'air repose sur les poils d'une plante, illustrant ainsi sa nature légère.

«La mousse de cuivre comme filtre hautement efficace et durable pour les masques et purificateurs d'air réutilisables», source ACS News.

«Efficient and Robust Metallic Nanowire Foams for Deep Submicrometer Particulate Filtration» ou Mousse à nanofils métalliques efficaces et robustes pour la filtration profonde des particules sub-microniques, source Nano Letters.

Pendant la pandémie de COVID-19, les personnes se sont habitués à porter des masques, mais de nombreux revêtements sont fragiles et difficiles à désinfecter. Les mousses métalliques sont durables et leurs petits pores et leurs grandes surfaces suggèrent qu'elles pourraient filtrer efficacement les microbes. Désormais, les chercheurs rapportant dans Nano Letters de l’ACS ont transformé des nanofils de cuivre en mousses métalliques qui pourraient être utilisées dans les masques et les systèmes de filtration de l’air. Les mousses filtrent efficacement, se décontaminent facilement pour être réutilisées et sont recyclables.

Lorsqu'une personne atteinte d'une infection respiratoire, telle que le SARS-CoV-2, tousse ou éternue, elle libère de petites gouttelettes et des particules en aérosols dans l'air. Les particules inférieures à 0,3 µm peuvent rester en suspension dans l'air pendant des heures, de sorte que les matériaux qui peuvent piéger ces minuscules particules sont idéaux pour une utilisation dans les masques et les filtres à air. Mais certains matériaux filtrants existants présentent des inconvénients. Par exemple, la fibre de verre, les nanotubes de carbone et les fibres de polypropylène ne sont pas suffisamment durables pour subir des procédures de décontamination répétées, tandis que certains dépendent en outre de leurs propriétés électrostatiques et ne peuvent pas être lavés, ce qui entraîne de grandes quantités de déchets. Récemment, des chercheurs ont développé des mousses métalliques avec des pores microscopiques qui sont plus solides et plus résistants à la déformation, aux solvants et aux températures et pressions élevées. Ainsi, Kai Liu et ses collègues voulaient développer et tester des mousses de cuivre pour voir si elles pouvaient éliminer efficacement les aérosols sub-microniques tout en étant suffisamment durables pour être décontaminées et réutilisées.

Les chercheurs ont fabriqué des mousses métalliques en prenant des nanofils de cuivre électrodéposés et en les moulant dans un réseau 3D autonome, qui a été solidifié par la chaleur pour former des liaisons solides. Une deuxième couche de cuivre a été ajoutée pour renforcer davantage le matériau. Lors des essais, la mousse de cuivre a conservé sa forme lorsqu'elle était pressurisée et à des vitesses d'air élevées, ce qui suggère qu'elle est durable pour les masques réutilisables ou les filtres à air et qu'elle peut être nettoyée par lavage ou avec de l'air comprimé. L'équipe a découvert que les mousses métalliques avaient une excellente efficacité de filtration pour les particules comprises entre 0,1 et 1,6 µm, ce qui est pertinent pour filtrer le SARS-CoV-2. Le matériau le plus efficace était une version de 2,5 mm d'épaisseur, le cuivre occupant 15% du volume. Cette mousse avait une grande surface et a piégé 97% des particules aérosolisées de sel de 0,1 à 0,4 µm, qui sont couramment utilisées dans les essais de masques. Selon les calculs de l’équipe, la respirabilité de leurs mousses était généralement comparable à celle des masques faciaux en polypropylène N95 (ou FFP2) disponibles dans le commerce. Comme le nouveau matériau est à base de cuivre, les filtres doivent être résistants aux agents de nettoyage, ce qui permet de nombreuses options de désinfection, et ses propriétés antimicrobiennes aideront à tuer les bactéries et les virus piégés, disent les chercheurs. De plus, ils sont recyclables. Les chercheurs estiment que le matériau coûterait actuellement environ 2 dollars par masque et que la désinfection et la réutilisation prolongeraient leur durée de vie, ce qui les rendrait économiquement compétitifs par rapport aux produits actuels.

Les auteurs remercient le financement du Georgetown Environmental Initiative Impact Program Award, du legs de McDevitt à l’Université de Georgetown et du Fonds Tom et Ginny Cahill pour la physique environnementale de l’Université de Californie à Davis.

Mise à jour du 5 avril 2021. Le 28 octobre 2020, l'Anses avait communiqué sur les Masques en tissu lavables de la marque DIM : évaluation des risques liés au traitement par des zéolithes d’argent et des zéolithes d’argent et cuivre.

L’Anses, à l’issue de son expertise, a écarté la potentialité d’effets nocifs immédiats et graves pour la santé humaine, un constat conforté par l’absence de signalement auprès des centres antipoison et de toxicovigilance d’effets indésirables avérés liés au port de ces masques.

S’agissant des risques à moyen terme, l’Anses conclut que :

• Dans l’hypothèse où les précautions d’emploi seraient scrupuleusement respectées, le port de ces masques ne présente pas d’effet nocif pour la santé humaine, notamment de toxicité pour la reproduction. Ces précautions comprennent le lavage avant le premier emploi et après chaque utilisation, le port de 4 heures maximum et le remplacement des masques dès qu’ils sont humides.
• Toutefois, en prenant en considération des situations d’exposition qui peuvent exister dans la vie courante telles que le port de masques sans lavage préalable ou humide, et des scénarios « pire cas », l’Anses considère que des effets toxicologiques à moyen terme tels que l’accumulation d’ions argent Ag+ dans les organes peuvent résulter de ces expositions, et que des risques sanitaires ne peuvent donc être totalement écartés.