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Etude des filtres des centrales de traitement d’air comme indicateur de la contamination de l’air des bureaux

ABG-85806 Sujet de Thèse
28/05/2019 > 25 et < 35 K€ brut annuel
Ecole des mines de Nantes/Ecole des hautes études en santé publique
NANTES/RENNES - Bretagne - France
Etude des filtres des centrales de traitement d’air comme indicateur de la contamination de l’air des bureaux
  • Biologie
  • Santé, médecine humaine, vétérinaire
  • Sciences de l’ingénieur
particules, microbiologie, QPCR, aérosol,

Description du sujet

En France, depuis les années 2000 et en particulier, la création de l’observatoire de la qualité de l’air intérieur (OQAI), la communauté scientifique s’est mobilisée pour évaluer les risques pour la santé de l’exposition aux contaminants dans les espaces clos. Alors que certains environnements comme l’habitat et les établissements médicaux ont fait l’objet d’attention particulière (campagne nationale logements, projet QAIHOSP sur la qualité de l’air dans les établissements hospitaliers), ce n’est pas le cas des espaces de bureaux. A notre connaissance, il n’existe qu’une seule étude internationale (OFFICAIR) qui a permis de caractériser l’exposition des salariés à cette contamination (en particulier aux produits de nettoyage) et en France la campagne bureaux de l’OQAI est en cours et les résultats ne sont pas publiés.

Le contact important entre les personnes dans un environnement fermé conduit à une augmentation de la concentration de particules polluantes dans l’air intérieur. En raison des problèmes de santé causés par la pollution de l’air intérieur, la ventilation mécanique a été imposée par la réglementation française dans les logements français collectifs ou individuels construits après 1982. Dans une grande partie des immeubles de bureaux, il est impossible d’ouvrir les fenêtres pour renouveler l’air. C’est donc le rôle du système de ventilation de purifier et de faire circuler l’air frais.

La communauté scientifique s’accorde sur le fait que l’étude de la contamination d’un espace clos à partir de prélèvements d’air témoigne de la contamination au moment du prélèvement, qu’elle est très dépendante de l’activité dans la pièce et ne permet pas d’évaluer l’exposition des salariés sur leur journée de travail. Les filtres d’extraction des centrales de traitement d’air (CTA) accumulent la contamination de façon continue sur de longues périodes de temps (jusqu’à 1 an). Connaissant le débit de circulation de l’air, il est possible de calculer le niveau moyen de concentration des contaminants sur la période de test et de comparer à une analyse par prélèvement d’air. Les filtres pourraient donc être utilisés comme indicateur de la contamination du bureau.

L’objectif de cette proposition est de caractériser l’exposition et les risques afférant aux contaminants de l’environnement intérieur par l’étude des filtres de centrale de traitement d’air (CTA) dans des bureaux et salles de cours, en tant que collecteur et accumulateur de la contamination à la fois particulaire et biologique.

Il s’agira de caractériser l’exposition aux polluants de l’air intérieur d’un bâtiment basse consommation (BBC) équipé d’une CTA pour des bureaux et d’une CTA pour des salles de classes. L’exposition sera caractérisée à partir de prélèvements et de mesures au niveau des CTA d’extraction et de leur filtre ainsi qu’à partir de prélèvements dans les bureaux et salles de cours. Pour cela, les contaminants particulaires recherchés seront : les PM 10 PM 2.5 et PM 1. Les contaminants biologiques recherchés seront les moisissures, les bactéries, les virus, les acariens et les allergènes. Une méthodologie originale développée à IMT Atlantique consiste à utiliser des coupons à la surface des filtres des CTA afin de réaliser un suivi temporel de la contamination biologique, particulaire et chimique (par analyse de la phase particulaire) sur les filtres. Dans les bureaux/salle de cours, des prélèvements d’air par pompe seront réalisés pour analyser la contamination chimique et par prélèvement cyclonique en milieu liquide (Coriolis, Bertin) pour la contamination biologique. La contamination des filtres de la CTA sera comparée avec celle de l’air des bureaux/salle de classe en fonction de la gestion de la CTA (régulation du débit d’air) et des pratiques des usagers (ouverture des fenêtres…). Une analyse des risques sera faite pour chaque contaminant ou famille de contaminants à partir de scénarios d’exposition en fonction de la catégorie de personne.

Prise de fonction :

01/10/2019

Nature du financement

Contrat doctoral

Précisions sur le financement

Financement acquis

Présentation établissement et labo d'accueil

Ecole des mines de Nantes/Ecole des hautes études en santé publique

La thèse sera en partie réalisée au sein du département d’enseignement et de recherche « Systèmes Energétique et Environnement » (DSEE) d’IMT Atlantique (IMT A) – campus de Nantes ( ex. Ecole des Mines de Nantes). Concernant le volet recherche, le DSEE est partie intégrante de l’UMR CNRS 6144 GEPEA (regroupant CNRS, Université de Nantes, ONIRIS et IMT A) au travers de sa forte implication dans l’axe Ecotechnologies de l’UMR. De plus, le DSEE participe à la fédération de recherche FR CNRS 2488 IRSTV (Institut de recherche en sciences et techniques de la ville) concernant le projet urbain durable et le projet sols urbains.

Ce projet s’inscrit dans l’équipe TEAM : Traitement Eau Air Métrologie, dont les travaux sont appliqués au traitement de l’eau et de l’air et portent sur :

-              les procédés de séparation avec transfert (adsorption, filtration)

-              les procédés de séparation avec transfert-réaction (oxydation photocatalytique, biofiltres / biolaveurs / marais filtrants)

-              l’optimisation des transferts au sein des procédés (transferts en milieu polyphasique)

Concernant l’épuration de l’air, les objets étudiés sont notamment les poussières et particules nanométriques, les aérosols microbiens, les virus, les composés organiques volatils (COV) et les molécules odorantes. Dans le cas des effluents aqueux sont étudiés les micropolluants organiques, les ions métalliques ou les métalloïdes et les microorganismes. Une attention particulière est portée aux milieux hyperdilués et multi-composés. La démarche adoptée consiste à considérer les différentes échelles du système étudié afin d’accéder au développement de nouveaux procédés ou à l’optimisation de procédés existants en considérant l’ensemble de la filière de traitement.

IMT Atlantique est co-accrédité à délivrer le diplôme de docteur et le laboratoire accueil les étudiants de l’école doctorale SPI.  

La thèse sera codirigée par Yves ANDRES (Professeur de l’Institut Mines-Télécom à IMT Atlantique –campus de Nantes, responsable du DSEE et de l’Axe Ecotechnologies du GEPEA). Cette étude complétera cinq autres doctorats déjà réalisés au sein du laboratoire sur le devenir des microorganismes dans les filtres de CTA (Jean-Christophe Bonnevie-Perrier (2008) collaboration Véolia « Etude du comportement des aérosols microbiens dans les filtres des réseaux de ventilation du bâtiment» ; Audrey Forthomme (2012) collaboration INRS « Caractérisation du comportement des aérosols microbiens dans les réseaux de ventilation d’espaces occupés » ; Luisa Gonzalez (2014) Collaboration Veri « Influence de la gestion des centrales de traitement d’air des réseaux de ventilation de bâtiments sur le développement d’aérosols microbiens » ; Kévin Morisseau (2016) collaboration Univ La Rochelle – TIPEE « Procédés de traitement multi-polluants pour la QAI : influence de la pollution urbaine et du bâtiment » ; Victor Bandaly (2017), en codirection avec l’EHESP « Etude de la persistance de virus sur les filtres des centrales de traitement d’air: influence des paramètres de procédé et impact sur la santé » ; Safaa Abd Ali (2018) « Performances de filtration de filtres HVAC antimicrobien et standard pour les PM10 et les aérosols microbiens en laboratoire et dans des conditions réalistes »).

La thèse sera en partie réalisée au LERES. Le LERES est la plate-forme technologique d’analyse chimique et microbiologique de l’École des Hautes Etudes en Santé Publique (EHESP). Son équipe de 60 personnes est organisée autour de deux missions principales :

  • l’analyse : le laboratoire est accrédité COFRAC depuis 2000 (notamment programme 100.1 avec portée flexible pour l’analyse de micropolluants), et agréé pour le contrôle sanitaire des eaux, des effluents et de l’air par les ministères chargés de la santé et de l’environnement. A cette activité se rattache la réalisation de prélèvements et essais sur site ou au laboratoire.
  • la recherche : le laboratoire est équipe d’accueil de l’école doctorale BiologieSanté. Il reçoit dans ce cadre des étudiants de master et des doctorants. Il est également intégré à l’IRSET (Institut de Recherche en Santé Environnement Travail), associant l’Université de Rennes 1, l’EHESP, l’Université des Antilles et de la Guyane, et le Centre Hospitalier Universitaire de Rennes. L’unité INSERM IRSET (U1085), créée janvier 2012, constitue l’un des plus grands pôles nationaux de recherche interdisciplinaire sur les risques liés à l’environnement et au travail d’ambition internationale.

Le LERES dispose d’un plateau technique de haut niveau qui permet d’intervenir dans tous les compartiments de l’environnement (eau, air, sol). Il possède également une expertise en matière d’études des transferts de micropolluants et microorganismes dans l’environnement (eau, air), intégrant la stratégie d’échantillonnage sur le terrain, la méthodologie de prélèvement, l’identification des agents, substances et sous-produits et modélisation des transferts. Cela a conduit à la réalisation de deux thèses soutenues en 2011 et une en 2012 et relatives à l’échantillonnage et l’analyse de microorganismes et substances dangereuses dans les environnements intérieurs.

La thèse sera codirigée par Pierre Le Cann (enseignant-chercheur en métrologie des agents biologiques d’intérêt sanitaire dans l’environnement et virologue de formation), Responsable de l’Unité Microbiologie. Cette équipe a acquis une solide expérience dans la définition, la conduite et la gestion de campagnes de prélèvements et d’analyses pour des projets de suivi de contamination microbiologique de l’air intérieur dans des logements individuels et collectifs (Thèses Moisissures de Delphine Méheust, Bactéries de Yanis Guenoune et Virus de Victor Bandaly sur la thématique Environnement intérieur et santé, Projet Asthm’child, PHRC ECENVIR, …).

Intitulé du doctorat

Doctorat de Biologie

Pays d'obtention du doctorat

France

Etablissement délivrant le doctorat

EHESP

Ecole doctorale

Biologie santé

Profil du candidat

Le candidat devra avoir une très bonne capacité d’analyse bibliographique et compétences rédactionnelles, bonnes aptitudes relationnelles et techniques.
De formation master en microbiologie de préférence, il devra posséder les bases de microbiologie. Il devra maîtriser les outils de biologie moléculaire en particulier la PCR quantitative en temps réel. Notions de bio-informatique.

Date limite de candidature

30/06/2019
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