Covid-19 - Aérosols et gouttelettes: ce qu'il faut savoir

Publié par Adrien le 24/01/2021 à 09:00
Source: ASP - Joël Leblanc
Les écoliers émettent des aérosols dans leurs salles de classe, les aînés dans leurs résidences, les travailleurs sur leurs lieux de travail. Nous émettons tous des aérosols. Pourquoi le terme est-il devenu si important ces derniers mois ?

Photo: CDC Public Health Image Library

Pour plusieurs, le mot "aérosol (Un aérosol est un ensemble de particules, solides ou liquides, d'une substance chimique...)" rappelle ces canettes sous pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) vendues en magasin, qui permettent de vaporiser un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) - par exemple, un "déodorant en aérosol". Les anglophones utilisent pour leur part le mot 'airborne', soit "aéroporté", plus près du concept qui occupe en ce moment la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) entière.

Qu'est-ce qu'un aérosol ?

Le terme aérosol désigne un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de particules en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de...) dans un milieu gazeux - en l'occurrence, dans l'air. Du préfixe aéro-, qui fait référence à l'air, et de sol, qui est ici l'abréviation de ce qu'on appelle en chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) une solution, une substance dissoute dans un solvant (Un solvant (également nommé en suisse romande thinner pour les solvants puissant) est un...). Un aérosol est donc une substance "dissoute" dans l'air.

Produit-on continuellement des aérosols ?

Oui. Beaucoup. Mais ils sont rarement visibles à l'oeil nu. Sauf par les journées les plus froides de l'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.), lorsqu'on expire et qu'on voit un "nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en...)" de condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui...) se former. Or, même quand il ne fait pas froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.), ce "nuage" est toujours présent, à chaque respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet...). Et il est rempli de millions de microgouttelettes d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), accompagnées de toutes sortes de choses. Comme des virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise...).

Chaque expiration, chaque toussotement, chaque parole (La parole, c'est du langage incarné. Autrement dit c'est l'acte d'un sujet. Si le langage renvoie...), chaque note chantée expulsent dans l'air des gouttes d'eau de différents formats. Les plus grosses tombent rapidement au sol, sous l'effet de leur poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...), mais les plus petites restent en suspension dans l'air de plusieurs minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...) à plusieurs heures (L'heure est une unité de mesure  :). D'où les inquiétudes à leur égard dans des milieux fermés et mal ventilés, comme les salles de classe.

Pourquoi certaines restent en suspension dans l'air et pas d'autres ?

Ce qui les différencie, c'est la taille. Il n'y a pas unanimité sur la "frontière (Une frontière est une ligne imaginaire séparant deux territoires, en particulier deux...)" entre les deux. Mais la taille est déterminante pour savoir si une gouttelette va "tomber" ou "flotter".

"Historiquement, on considérait qu'une microgouttelette devait faire entre 1 et 5 ou 6 micromètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) pour flotter," explique l'ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature...) Stéphane Bilodeau (1 micromètre (Un micromètre (symbole μm) vaut 10-6 = 0, 000 001 mètre.) = 1 millième de millimètre).

"Mais des recherches récentes sur la contagion (La contagion est le fait de transmettre une maladie de façon directe ou indirecte.) à la COVID-19 par aérosols ont permis de découvrir que des microgouttelettes peuvent atteindre un diamètre de 100 micromètres et continuer de "flotter" dans l'air", poursuit celui qui, titulaire d'un doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement...) en génie mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...), a déposé une thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est...) sur le thème de la ventilation.

Il ne s'agit pas d'une limite réelle: une particule de 101 micromètres ne tombe pas soudainement comme une roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce...). Il s'agit d'une limite arbitraire, parce qu'il fallait en fixer une.

Pour comparaison, le coronavirus responsable de la COVID-19 fait un peu plus d'un dixième de micromètre (0,125 micromètre, pour être précis).

Petites ou grandes, les lois de la gravité ne disent-elles pas que tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) finit par tomber ?

En effet. Dans la réalité, les particules aérosols tombent bel (Nommé en l’honneur de l'inventeur Alexandre Graham Bell, le bel est unité de...) et bien, mais avec une très grande lenteur, à cause de leur très faible masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) et de la résistance de l'air. "Un peu comme un parachutiste lorsque sa voilure est ouverte", continue Stéphane Bilodeau.

Pour bien comprendre ce que signifie "résistance de l'air", déplaçons-nous sur la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du...), où il n'y a pas d'air. Une expérience filmée là-haut en 1971 par les astronautes de la mission Apollo 15 (Apollo 15 (26 juillet 1971 - 7 août 1971) est une mission habitée du...) montre qu'un marteau (marteau peut faire référence à :) et une plume (Une plume est, chez les oiseaux, une production tégumentaire complexe constituée de...), lâchés d'une même hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.), tombent à la même vitesse (On distingue :) et atteignent le sol en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...).

Cela est possible d'abord parce que la gravité s'applique à tous les objets de la même façon: quelle que soit leur masse, ils sont attirés vers le sol à la même vitesse. Mais surtout, c'est possible parce que la Lune est pratiquement dépourvue d'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :); il n'y a donc à peu près aucune molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) qui peut se mettre en travers de la route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie...) du marteau ou de la plume pour freiner leur chute. En comparaison, sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), les molécules de l'atmosphère vont ralentir la chute des corps, avec un effet proportionnel à leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de contact avec l'air. "La plume, dont cette surface est très grande, mais qui a une faible masse, va être ralentie beaucoup plus que le marteau, plus lourd," explique Stéphane Bilodeau.

On constate de la même façon que, pour les gouttes de très petite dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...), les forces dues à la résistance de l'air deviennent très importantes, par rapport à l'attraction gravitationnelle. C'est pourquoi les aérosols restent en suspension dans l'air très longtemps. Ainsi, sur Terre, la goutte de 1 mm tombe plus vite que la microgouttelette de 0,01 millimètre (ou 10 micromètres).

Si le diamètre de cette gouttelette est réduit à 10 micromètres, c'est la résistance de l'air qui l'emporte provisoirement. C'est pourquoi les aérosols restent en suspension dans l'air assez longtemps.

Combien de temps un aérosol reste-t-il en suspension ?

Cela dépend du diamètre des particules. Mais il faut aussi tenir compte d'un dernier facteur: l'air n'est pas immobile.

Si tel était le cas, dans un air parfaitement stagnant, une microgouttelette de 5 micromètres lâchée d'une hauteur de 1,5 mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du...) mettrait environ 33 minutes (33 minutes est l'épisode pilote de la série télévisée de science-fiction...) à se déposer. Dans un endroit où l'air se déplacerait horizontalement et sans aucune turbulence (La turbulence désigne l'état d'un fluide, liquide ou gaz, dans lequel la vitesse...) à 20 cm/s (0,72 km/h), la microgouttelette pourrait alors être transportée sur 400 mètres avant de toucher (Le toucher, aussi appelé tact ou taction, est l'un des cinq sens de l'homme ou de l'animal,...) le sol.

Mais dans une pièce remplie de gens qui s'agitent, l'air est parcouru de vagues et de turbulences. Celles-ci peuvent faire "remonter" les microgouttelettes d'aérosol à plusieurs reprises et les maintenir en suspension plusieurs heures après leur émission -voire toute la journée !

Ce n'est que le soir, lorsque la pièce est vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) et calme, que les aérosols se déposent au sol et sur les surfaces, et que l'air "s'assainit". Si ces aérosols transportent des particules virales, l'idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau....) serait donc de les éliminer des espaces clos à mesure qu'ils sont émis, d'où les discussions actuelles sur la filtration (La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les...) de l'air et la ventilation.
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