Ventiler, quantifier le taux de CO2, filtrer
En résumé
La #ventilation des locaux est un facteur clé de réduction de la #transmission_épidémique, améliorable par des mesures simples et peu coûteuses.
- L’#équipement du milieu scolaire et universitaire en capteurs de taux de CO2 est nécessaire pour recenser les salles dont la ventilation pose problème, avec un objectif quantitatif (650 ppm) et un niveau au-delà duquel une révision du protocole de ventilation s’impose (850 ppm).
– Des #purificateurs d’air doivent être installés dans les lieux de restauration collective, puis dans les pièces dont la ventilation ne peut être améliorée.
– Les #tests salivaires rapides de groupe, les #masques FFP2 non-médicaux et l’installation graduelle de #VMC à double-flux constituent des moyens complémentaires pour diminuer la #contagion.
Ils ne manquent pas d’air…
“On doit s’attaquer très fermement aux foyers d’infections [clusters] locaux, sinon à Noël on aura [en Allemagne] des chiffres comme ceux de la France.” [1]
A. Merkel, le 28 septembre 2020
“Les aérosols sont déterminants, les endroits fermés sont un problème. Nous devons donc faire attention à la ventilation.“) [2]
A.Merkel, le 29 septembre 2020
“Les établissements sont prêts à recevoir les étudiants”
F.Vidal 3 septembre 2020
“Ce ne sont pas des clusters par promotion mais des clusters par groupe d’amis (...) Rien ne nous dit que les contaminations se fassent au sein des établissements de l’enseignement supérieur.”
F.Vidal, le 28 septembre 2020
“Les récentes évolutions de la #COVID19 conduisent à restreindre les capacités d’accueil des établissements d’enseignement supérieur situés en zones d’alerte renforcée ou d’alerte maximale à 50% de leur capacité nominale dès le 6 octobre.”
F.Vidal, le 5 octobre 2020
“N’oublions pas que les étudiants comme les néo-bacheliers ne se sont pas rendus en cours pendant près de six mois et pour s’adapter aux méthodes de l’enseignement supérieur, il faut une part de cours à distance.”
C.Kerrero, recteur de la région Ile-de-France, le 5 octobre 2020
En dernière instance, la rentrée en “démerdentiel” procède de ce qu’on appelle en algorithmique un interblocage (deadlock en anglais), qu’il faudrait baptiser ici « L’étreinte mortelle de la bureaucratie". Les universitaires attendent les instructions des directeurs de composantes et laboratoires, lesquels sont à l’affût des normes et des procédures qui ne manqueront pas d’être édictées par les Doyens de Faculté qui, eux-mêmes, guettent les spéculations éclairées — n’en doutons pas — des présidences, lesquelles temporisent pour ne pas contrevenir aux directives à venir du ministère, cependant que le cabinet dudit ministère sursoit à toute décision avant les arbitrages de l’Elysée et de Matignon, dont les conseillers, faute de renseignement objectivé sur la situation, poireautent en prenant connaissance sur Twitter des plaintes des universitaires.
Reboot.
Nous proposons ci-dessous une #fiche_pratique à l’usage des collègues comme de la technostructure pour mettre en œuvre des moyens simples de réduction de la propagation épidémique en milieu confiné.
Etat épidémique
L’épidémie a cru, pendant les trois derniers mois, d’un facteur 2 toutes les trois semaines, environ. Le taux de reproduction épidémique (nombre de personnes contaminées en moyenne par une personne atteinte) est légèrement supérieur à 1. Pour l’abaisser le plus bas possible en dessous de 1, et juguler l’épidémie, il est nécessaire de cumuler des politiques publiques normatives et incitatives pour atteindre par chacune un facteur d’abaissement de la transmission.
Facteurs de transmission épidémique
Les personnes contaminées asymptomatiques génèrent un #aérosol de #micro-gouttelettes, dont une fraction n’est filtrée ni par les masques de tissu, ni par les masques chirurgicaux, et induisent une concentration de virus qui dépend :
- du nombre de personnes secrétant du virus dans la pièce,
- du flux de ventilation de la pièce
- du volume de la pièce
La probabilité qu’une personne saine soit contaminée croit avec
- la concentration en particules virales, possiblement avec un effet de dose (non-linéarité), voire un effet de seuil
- le temps de présence dans l’atmosphère contaminée
Chaque personne a un système immunitaire spécifique qui implique que cette probabilité de contamination — pour grossir le trait, le seuil de concentration virale — varie entre individus. De plus, les données actuelles suggèrent que l’infection par le SARS-CoV-2 accroitrait la production du récepteur du virus ACE2 par les cellules pulmonaires, favorisant la fixation ultérieure d’autres virus sur ces cellules, ce qui augmenterait la probabilité de contamination. Toutefois cette probabilité n’est pas connue, même en moyenne.
En résumé, on peut agir sur la ventilation, qui permet de maintenir la concentration virale la plus basse possible, sur la dénaturation ou le piégeage des particules virales, sur la qualité des masques et sur la détection préventive de personnes atteintes.
Ventilation (quantification, contrôle et mesures effectives)
Les gouttelettes exhalées de taille inférieure à 5 µm (aérosols) se maintiennent en suspension dans l’air pendant plusieurs heures. Le renouvellement de l’air est donc requis pour éviter une transmission aéroportée par ces aérosols potentiellement chargés en virus. Pour quantifier le renouvellement de l’air dans une salle, on peut mesurer la concentration de CO2 dans l’air à l’aide de capteurs infra-rouge. Dans l’hypothèse basse de linéarité entre probabilité d’infection et concentration virale, la concentration de CO2 dans l’air, une fois soustraite celle du milieu extérieur, détermine directement la probabilité de contamination, indépendamment du nombre de personnes dans la pièce et de son volume, quand une personne sécrétant du virus s’y trouve. Des modèles hydrodynamiques plus fins peuvent être produits si besoin.
Il convient d’aérer le plus possible, en conservant une température permettant de travailler confortablement. La mesure la plus simple consiste à exiger que les portes des salles soient ouvertes et d’aérer 5 minutes en grand toutes les 30 ou 45 ou 60 minutes, et plus longtemps en début de matinée, à la pause déjeuner et en fin d’après-midi. Il est nécessaire d’aérer très fortement les lieux de restauration, où la transmission est extrêmement rapide et efficace. Il convient aussi de demander aux élèves et aux étudiants de se vêtir chaudement (pulls, polaires, etc) pour pouvoir aérer. Le chauffage doit être réglé pour prendre en compte l’aération. Ces consignes doivent faire l’objet d’une circulaire envoyée à tous les personnels et l’information communiquée à tous les usagers, lesquels seront invités à s’en saisir et à les adapter localement. Il convient d’inverser la logique d’intervention de l’Etat, appelé à fournir une aide effective, y compris matérielle, et une boîte à outils d’aide à la décision aux composantes des établissements universitaires.
La seconde mesure consiste à équiper tous les établissements de capteurs de CO2 de sorte à optimiser la ventilation de chaque pièce :
- fenêtre entrebâillée en permanence ou ouverte périodiquement en grand
- révision des systèmes de ventilation forcée, quand ils existent, et réglage des vitesses de ventilation
La mesure de CO2 s’effectue à 1 m 50 ou 2 m du sol, avec un relevé au cours du temps. Le taux de CO2 doit être amené, en permanence, au niveau le plus bas possible. Un objectif quantitatif consiste à essayer d’atteindre 200 ppm de plus qu’à l’extérieur (soit 650 ppm à Paris). Les mesures préliminaires effectuées en milieu universitaire et scolaire montrent des taux anormalement élevés, y compris là où les VMC sont aux normes. Passer de 1500 ppm à 650 ppm permet de gagner au moins un facteur 5 en probabilité d’infection, et probablement beaucoup plus, par effet de seuil/de dose. Il conviendrait de fixer un maximum raisonnable (850 ppm est une valeur type recommandée par différents scientifiques) au delà duquel il faille :
- diminuer la jauge d’occupation
– ajouter un système de filtration (voir ci-dessous)
- faire réviser la ventilation forcée pour augmenter le débit
Il convient d’avoir un recensement exhaustif des salles à risques, avec une attention particulière pour les lieux de restauration.
Budget pour améliorer la ventilation — L’essentiel passe par des circulaires ministérielles et par une campagne de sensibilisation par des scientifiques, évitant le ton des campagnes du printemps.
Budget pour les capteurs CO2 — Equiper chaque établissement scolaire, et chaque UFR d’un capteur CO2, produit à 50 €, coûte 3 millions €. Il faut pour cela une commande d’Etat de 60 000 capteurs-enregistreurs, et le recrutement et la formation de techniciens aidant à la mise-en-œuvre.
Intégration à des projets pédagogiques — L’utilisation de capteurs infra-rouge peu onéreux, à monter sur des cartes de type Arduino, leur test dans une enceinte fermée dans lequel une bougie se consume, et la caractérisation de la ventilation peut faire partie de séances pédagogiques, à partir de fiches détaillées, adaptées aux différents niveaux.
Purificateurs d’air
Les salles de restauration (en priorité), les amphis et les salles de classe peuvent être équipées de système de purificateurs d’air, créant une circulation intérieure au travers de filtres HEPA (technique robuste, appareils commerciaux ou en kit existants) ou au voisinage d’un néon UV-C, entouré d’un tuyau opaque. L’investissement n’est pas spécifique au Covid, mais sera rentabilisé par la prévention de toutes les maladies respiratoires. La seconde technique est prometteuse, mais demanderait une PME nationalisée pour la production — il existe cependant quelques systèmes commerciaux pour les halls de grande surface.
Tests salivaires rapides
Détecter la présence d’une personne sécrétant une charge virale importante, en utilisant des tests salivaires, même peu sensibles, réduirait significativement la transmission du virus. Il convient de mettre à disposition des tests salivaires produits pour un usage collectif (pour 20 personnes par exemple) avec résultat rapide. Le consortium formé par la société de biotechnologie SKILLCELL, filiale du groupe ALCEN, le laboratoire du CNRS SYS2DIAG (CNRS/ALCEN) et la société VOGO a mis au point ces tests. Commander pour l’institution scolaire des tests collectifs quotidiens assurerait une baisse importante de la transmission.
Masques
Les masques de norme UNS comme les masques en tissu ne sont pas efficaces pour filtrer des aérosols qui sont de taille < 5 µm. Les masques souples intissés ont un effet important mais sont souvent mal portés, produisant des fuites d’air par les bords. Les masques FFP2 filtrent efficacement les aérosols (à l’exhalation comme à l’inspiration), et de plus s’adaptent de façon étanche au visage et évitent les fuites d’air. Les masques FFP2, N95 ou KN 95 non médicaux, testés sur une journée (taille de l’élastique, confort, étouffement de la voix, humidité accumulée), assurent une filtration efficace et une étanchéité sur la peau. Le port généralisé de ce type de masques par les élèves, les étudiants et les enseignants limiterait considérablement les contaminations aéroportées. Il est indispensable à court terme, d’équiper de masques FFP2 non médicaux les personnes à risque, les personnels d’accueil et de restauration.
Budget — 20 centimes par masque à la production en France, 9 centimes en Asie. Option maximale : 1 million € par jour. Par comparaison, les tests PCR coûtent entre 10 et 100 millions € par jour à la sécurité sociale.
Ventilation à double flux
La plupart des bâtiments scolaires ont été construits avant la mise en place des normes sur la qualité de l’air et la mise en place de système de ventilation. La plupart n’ont qu’un système de ventilation manuelle — des fenêtres — limité par les normes de sécurité. Un programme d’installation de ventilation à double flux doit être mis en place, pour améliorer graduellement la situation, à moyen terme. Le dimensionnement doit être fait avec précision, pour éviter les nuisances sonores inutiles.
Bibliographie
- Airborne transmission of SARS-CoV-2 (Science)
- Note d’alerte du conseil scientifique COVID-19 (22 septembre 2020)
– Effects of ventilation on the indoor spread of COVID-19 (Journal of fluid mechanics)
- Risk Reduction Strategies for Reopening Schools (Harvard)
- Healthy Buildings (Harvard)
- The risk of infection is in the air (Technische Universität Berlin)
- How to use ventilation and air filtration to prevent the spread of coronavirus indoors. (The conversation)
- Effect of ventilation improvement during a tuberculosis outbreak in underventilated university buildings. (Indoor air)
- Transmission of SARS-CoV-2 by inhalation of respiratory aerosol in the Skagit Valley Chorale superspreading event. (Indoor air)
- Coronavirus : 90 % des contaminations se produiraient de façon aéroportée dans les lieux clos et mal ventilés (Caducée)
- It Is Time to Address Airborne Transmission of Coronavirus Disease 2019 (Clinical Infectious Diseases)
– Préconisations pour améliorer la ventilation de bâtiments existants (air.h)
– Aerosol and surface contamination of SARS-CoV-2 observed in quarantine and isolation care (Scientific reports)
– How can airborne transmission of COVID-19 indoors be minimised ? (Environment International)
- Far-UVC light (222 nm) efficiently and safely inactivates airborne human coronaviruses. (Scientific report)
- UV air cleaners and upper-room air ultraviolet germicidal irradiation for controlling airborne bacteria and fungal spores (J. Occup. Environ. Hyg.)
- Back to Normal : An Old Physics Route to Reduce SARS-CoV-2 Transmission in Indoor Spaces (ACS Nano)
- COVID-19 Prävention : CO2-Messung und bedarfsorientierte Lüftung
- Aerosolforscher : “Wir müssen ein ganz anderes Lüftungsverhalten entwickeln”
►http://www.groupejeanpierrevernant.info/#Ventilation
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