Brevet FR3092260A1 — publié le 20200807

Description Titre de l'invention : Dispositif d'absorption du CO2 adapté à l'utilisation par le grand public [0001] La présente invention propose une solution de captation du gaz carbonique (CO2) présent dans l'air ambiant, se présentant sous la forme d'un solide, composé d'un support hydrophile pré-humidifié et chargé en composés d'hydroxydes alcalins ou alcalino-terreux. Cette solution présente l'avantage par rapport aux solutions connues d'éliminer la nécessité d'une réserve d'eau annexe pour initier la réaction de captation, de maintenir la forme désirée du solide tout en limitant le contact entre la peau et les liquides alcalins formés potentiellement corrosifs; cette approche est adaptée à l'utilisation par le grand public permettant son utilisation sans compétences ni équipement prérequis, ayant une action rapide en vue de la diminution des attaques des insectes suceurs de sang et l'amélioration de la qualité de l'air à l'intérieur du lieu de résidence. [0002] La concentration humaine ou d'animaux dans des locaux entraine l'augmentation rapide du gaz carbonique (CO2) dans l'air intérieur ce qui peut entrainer des troubles tels qu'une mauvaise qualité du sommeil, une baisse des performances cognitives, maux de tête, etc. [0003] De plus, le gaz carbonique rejeté par la respiration est également un attracteur à longue distance des nuisibles suceurs de sang tels que les moustiques qui seront désignés par la suite sous le terme « insectes nuisibles». [0004] Dans le cas du moustique il a été reporté une capacité d'attirance du gaz carbonique jusqu'à 50 mètres à la ronde, les autres composés attracteurs rejetés par le métabolisme (par exemple l'acide lactique) des humains ou animaux visés n'ayant, quant à eux, qu'une portée de quelques mètres. En effet, le CO2 est un gaz lourd qui s'échappe lentement même avec une bonne aération de l'espace de vie et donc d existe bien souvent une différence de concentration avec l'air extérieur ce qui guide les insectes nuisibles à longue distance. [0005] Il est notoire que des méthodes existent et se perfectionnent pour remédier à ces problèmes, mais toutes présentent des inconvénients : [0006] Le taux de CO2 peut être régulé par des systèmes d'aération qui le rejettent à l'extérieur, mais cela guide d'autant mieux à longue distance les insectes nuisibles vers les habitations. [0007] Des solutions chimiques répulsives peuvent être utilisées cependant elles sont d'une efficacité inégale face à la diversité des insectes nuisibles (rien que pour les moustiques, plus de 3500 espèces sont recensées) et de plus chargent l'air ambiant de 2 composés chimiques volatils potentiellement nocifs pouvant être inhalés ou absorbés par la peau. [0008] Une solution séquestrant, au moins partiellement, le CO2 émis par les personnes ou animaux permettrait de masquer ou tout du moins de limiter le signalement de leur présence vis-à-vis des insectes nuisibles. Certes, à proximité de sa cible ce sont d'autres facteurs qui guident les insectes nuisibles vers leur victime : chaleur émise, métabolites volatils (par exemple l'acide lactique) mais ceux-ci n'ont qu'une portée limitée à quelques mètres, or les insectes nuisibles résident le plus souvent à l'extérieur des habitations en se cachant pour attendre le moment propice. De ce fait parvenir à limiter l'émission supplémentaire de CO2 et donc à ne pas attirer le moustique vers l'intérieur d'un local constitue une protection efficace, simple, et préventive sans être létale pour l'insecte qui, rappelons-le, fait partie intégrante de son environnement et biotope. [0009] Le captage du CO2 n'est pas quelque chose de nouveau au niveau industriel et est généralement effectué par l'utilisation de composés basiques dont les plus communs sont de l'hydroxyde de sodium (abrégé en NaOH), hydroxyde de Potassium (abrégé en KOH), carbonate de Potassium (abrégé en K2CO3), hydroxyde de Calcium (abrégé en Ca(OH)2), hydroxyde de Magnésium (abrégé en Mg(OH)2 , hydroxyde de Lithium (abrégé en Li0H) ou des composés amines (par exemple monoéthanolaminc) mais tous en présence d'eau (H20) sans laquelle la réaction chimique de captage est bien trop lente. Bien que les composés basiques cités plus haut soient hygroscopique à des degrés divers, la captation passive de l'humidité de l'air par ceux-ci ne constitue pas une voie efficace pour initier la réaction avec le CO2 ambiant, soit à cause de la diminution de la surface de réaction (réactifs noyés dans le liquide sans échange avec l'air ambiant), soit parce que le caractère hygroscopique est trop faible pour attirer une humidité suffisante pour permettre une réaction de captation chimique dans des temps raisonnables. [0010] Dans la pratique quatre principales approches sont utilisées pour l'absorption du CO2 [0011] Barbotage du gaz dont on désire éliminer la part de CO2 dans une solution aqueuse contenant un composé basique tel que décrit dans le brevet « GB928472 (A)» (le plus souvent NaOH, KOH ou K2CO3), méthode utilisée préférentiellement pour des applications statiques avec de gros volumes à traiter ayant un température inférieure à 100 degrés Celsius (rejets gazeux industriels, hangars contenant des sources de CO2 comme des fours, etc.). [0012] Granules d'un composé basique (NaOH, KOH ou Ca(OH)2) humidifiées à l'aide d'un réservoir externe qui compense en permanence fasséchement par évaporation tel que dans le brevet « US4063899 (A) », méthode utilisée pour traiter des rejets gazeux 3 ayant une température non suffisante pour assurer une cinétique de réaction assez rapide et qui provoque un assèchement substantiel de réactifs (rejets de combustion partiellement refroidis). [0013] Solution d'un composé basique, stabilisée sous forme de gel pour faciliter sa dis- position dans une cartouche et éviter les écoulements, tel que décrit dans le brevet « GB2476638 (A) », pour une utilisation sur des flux gazeux à la fois à faible et moyenne température. [0014] Granules sèches ou poudre sèche également faites d'un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux (Sodium, Potassium, Lithium, Magnésium, Calcium) maintenues dans un substrat sec pour traiter des rejets gazeux dont la haute température permet une cinétique de réaction suffisante en présence d'eau sous forme de vapeur tel que dans le brevet « FR2075103 (A5)» ou des système visant des applications allégées à faible débit dont les rejets gazeux fortement chargés en vapeur d'eau à faible température permettent une condensation aisée suffisante pour initier la réaction de captation du CO2 (captage direct de l'air expiré par une personne avec l'aide d'un masque tel que dans le brevet « WH03161009 (A) » ). [0015] Dans le cas de l'utilisation de réactifs solides (le plus souvent un hydroxyde mé- tallique), la forme géométrique est un paramètre important pour permettre un échange satisfaisant avec le fluide à traiter, ce qui implique que le réactif doit avoir une certaine tenue mécanique. Afin de remédier aux faibles capacités mécaniques des hydroxydes métalliques au contact de l'eau, une solution connue est de les mouler ou de les imbriquer avec un autre matériau qui agit en tant que support structurel tel que décrit dans les brevets «0B2476638 (A) » et « JPH03161009 (A) ». [0016] Cependant ces approches sont problématiques pour une utilisation grand public car elles nécessitent un entretien rigoureux ou des manipulations complexes voire potentiellement dangereuses pour des personnes sans formation préalable (liquides ou gels alcalins très corrosifs pour la peau et les muqueuses). Et l'air ambiant ne contient pas assez d'humidité pour initier la réaction voulue dans des temps acceptables avec des réactifs secs (même fortement hygroscopiques). [0017] Afin de remédier à ces problèmes limitants pour l'utilisation par le grand public et tout en assurant une absorption rapide du CO2 dans l'air, il est proposé d'utiliser un support hydrophile pré-humidifié avec de l'eau dans la limite de sa rétention de liquide et chargé en composés alcalin ou alcalino-terreux solubles ou partiellement solubles, ce qui permet d'éviter d'avoir recours à une source externe d'eau et ne génère pas d'écoulements alcalins. Bien que le mélange solide ainsi formé ait une forte proportion en liquide alcalin potentiellement irritant, le contact avec la peau ou les muqueuses (yeux, bouche etc.) est grandement minimisé par rapport à un liquide ou un gel. Également, ce support est mis en forme pour permettre une large surface de contact avec l'air ambiant pour une séquestration optimisée du gaz carbonique présent dans celui-ci. Cette approche permet une diminution du CO2 ambiant rapide en vue de la réduction du nombre des attaques des insectes suceurs de sang et l'amélioration de la qualité de l'air à l'intérieur du lieu de résidence tout cela sans compétences ni matériel prérequis. [0018] L'invention concerne en particulier : - Un composé absorbant du gaz carbonique présent dans l'air ambiant, prêt à l'emploi, à faible risque d'utilisation dont les principaux objets sont : - La limitation des piqures d'insectes suceurs de sang, - L'augmentation du confort des utilisateurs par l'amélioration dc la qualité de l'air à l'intérieur du lieu de résidence ; Ce même composé absorbant du gaz carbonique se présentant sous la forme d'un ou plusieurs solides composites, comportant un support structurel hydrophile humidifié qui élimine le besoin d'un réservoir d'eau externe, ayant une conformation optimisée pour la capture du gaz carbonique dc l'air ambiant et limitant le contact avec la peau ou les muqueuses par rapport à un liquide ou un gel ; Ce même composé absorbant du gaz carbonique étant caractérisé par trois ingrédients principaux représentant la majorité de sa masse mais en proportions variables entre eux, ces ingrédients étant fait respectivement : - D'au moins un hydroxyde métallique, - D'au moins un support structurel hydrophile, - D'eau. - Un composé absorbant dans lequel la part d'hydroxyde métallique est constituée d'au moins un cation appartenant au groupe des alcalins tels que le sodium ou le potassium. - Un composé absorbant selon l'invention dans lequel la part d'hydroxyde métallique est constituée d'au moins un cation appartenant au groupe des alcalino-terreux tels que le calcium, le magnésium, le strontium ou le baryum. - Un composé absorbant selon l'invention où la proportion massique d'hydroxyde métallique n'est pas inférieure à 5%. - Un composé absorbant selon l'invention tel que sa teneur massique en eau est supérieure à 20% - Un composé absorbant selon l'invention tel que sa teneur massique en eau est supérieure à 10% - Une conformation optimisée ou un amas de conformations optimisées selon l'invention ayant un ratio optimisé supérieur à 6 ; Ce même ratio optimisé étant défini comme la division de valeur de la surface de la conformation optimisée exprimée en centimètres carrés par la valeur du volume de la conformation optimisée exprimée en centimètres cubes. - Un réceptacle poreux à l'air, contenant un composé absorbant ou un amas de composés absorbants selon l'invention, permettant un usage simplifié du même composé absorbant ou amas de composés absorbants. - Un réceptacle étanche aux liquides et aux gaz, contenant un composé absorbant ou un amas de composés absorbants selon l'invention, permettant un transport et une utilisation différée du même un composé absorbant ou un amas de composés absorbants. - Un réceptacle étanche aux liquides et aux gaz, contenant un réceptacle poreux à l'air selon l'invention, ce même réceptacle poreux étant rempli d'un un composé absorbant ou un amas de composés absorbants selon l'invention. [0019] Ce support hydrophile pré-humidifié et chargé en hydroxydes alcalin ou alcalino- terreux sera par la suite désigné sous le terme « composé absorbant du CO2 ». [0020] Le support hydrophile peut être principalement constitué de : [0021] Fibres ou poudre de cellulose. [0022] Fibres végétales ou matériaux constitués principalement de fibres végétales (Coton, Lin, Chanvre, Lignine, Paille, etc.). [0023] Fibres animales (Laine, Poils, etc.). [0024] Support carboné poreux issu de la pyrolyse de matériaux organiques communément désigné sous le terme de biochar. [0025] Silice poreuse (Perlite, terre de diatomées). [0026] Silicates poreux naturels ou synthétiques (Montmorillonite, Bentonite, ciment Portland). [0027] Carbonate de calcium. [0028] Alumine ou hydroxyde d'alumine. [0029] Eponge synthétique (polymère synthétique hydrophile d'origine pétrochimique). [0030] Eponge végétale (polymère cellulosique poreux). Ou tout mélange de ces matériaux ainsi que tout autre support hydrophile ayant une capacité de rétention de liquide suffisante, pouvant conférer une stabilité mécanique suffisante au composé absorbant du CO2 pour qu'il conserve en majorité une forme optimale pour son action lors d'un transport et une utilisation normale. [0031] Le composé absorbant du CO2 peut être mis sous plusieurs formes permettant un captage facilité du CO2 ambiant par une grande surface de réaction, ces formes seront désignées par la suite sous le terme « conformation optimisée ». [0032] Cette conformation optimisée peut être, par exemple : [0033] Des granules (sphéroïdes). [0034] Des agrégats de granules. [0035] De fines baguettes ou bandelettes. [0036] Des paillettes (par exemple des confettis plus ou moins épais). 6 [0037] Des feuilles espacées. Ou toute autres formes intermédiaires ainsi qu'un mélange de formes permettant un contact optimisé de l'air ambiant chargé en CO2 et le composé absorbant. [0038] La conformation optimisée pouvant être elle-même un amas d'autres conformations optimisées plus élémentaires. [0039] Cette conformation optimisée pouvant être réalisée par moulage, extrusion, broyage, mixage ou pétrissage. [0040] Cette conformation optimisée est de volume réduit avec une surface importante pour faciliter le transport par l'utilisateur ainsi que la pénétration du CO2 à l'intérieur de la conformation optimisée, cette même conformation optimisée obéissant à la relation mathématique : Ratio de la surface sur le volume (exprimés respectivement en centimètre carré et centimètre cube) étant supérieur ou égal à 6 ou écrit plus concisément sous forme plus mathématique : Surface(cm2) Volume(cm3) 6 ; Par la suite ce même ratio sera désigné sous le terme « ratio optimisé ». [0041] Par exemple la formule donnée au paragraphe [0017] appliquée à une sphère de lcm de diamètre donnera une valeur de 6, cette valeur diminuant lorsque le rayon aug mente. [0042] Par exemple la formule donnée au paragraphe [0017] appliquée à un cube de lcm de côté donnera une valeur de 6, cette valeur diminuant lorsque la taille du coté augmente. [0043] Optionnellement, des composés répulsifs des insectes ou odorants peuvent être ajoutés au composé absorbant du CO2 en concentrations mineures afin d'augmenter son efficacité de protection ou pour améliorer le confort de l'utilisateur, ces composés seront désignés par la suite sous le terme « Additifs ». [0044] Ces Additifs peuvent être naturels ou synthétiques seuls ou en mélange, par exemple [0045] Parfums végétaux à base alcoolique, huiles essentielles, extraits d'huiles essentielles (citron, orange, eucalyptus citronné, citronnelle, clous de Girofle, limonène, pMenthane-3,8-diol). [0046] Perméthrine. [0047] Icaridine. [0048] DEET1,2,3 (N,N-diéthyl-mtoluarnide). [0049] 11235354 (N-acétyl-Nbutyl-r3-alaninate d'éthyle). [0050] En vue de faciliter son utilisation, le composé absorbant du CO2 peut être mis dans un contenant poreux aux gaz. [0051] Le composé absorbant du CO2 ainsi préparé sera désigné par le terme « composé absorbant ensaché ». [0052] Le composé absorbant ensaché peut lui-même être emballé dans un emballage 7 étanche à l'eau et aux gaz. [0053] Ce même emballage étanche peut être constitué de verre, de plastique souple ou rigide et être métallisé ou non. [0054] Les étapes d'un mode de réalisation possible du composé absorbant étant, par exemple : [0055] Utilisation d'un récipient en plastique type polypropylène adapté au volume à réal iser. [0056] Mélange en proportion massiques de 30% dc fibres de cellulose, 30% d'hydroxyde de sodium en poudre et 40% d'eau. [0057] Ajout au mélange précèdent de 1% de fibres de cellulose (soit par exemple 10 grammes pour un mélange précédent de lkg) chargées à 50% en N,N-diéthyl-mtoluamide. [0058] Passage du mélange dans un broyeur avec une grille de sortie dont les trous font 5 millimètres de diamètre pour obtenir une conformation optimisée de formes sphéroïdales d'environ 5 millimètre de diamètre ou moins. [0059] Mise des mêmes formes sphéroïdales obtenues dans en sachet poreux en nylon dont les porcs font environ 0,1 millimètres de côté. [0060] Mise du composant ensaché précédent dans un sac plastique en polyéthylène basse densité aluminisé possédant une ouverture thcrmosoudable suivi de la soudure thermique de l'ouverture du sac plastique rempli du composant ensaché. [0061] Les dessins annexés illustrent l'invention : [0062] [fig.1] représente, de façon proportionnelle, la différence de distance d'attractivité pour les insectes suceurs de sang entre le CO2 et les autres produits du métabolisme des humains et animaux. [0063] [fig.2] représente une zone fortement agrandie du composé absorbant de CO2 avec un support hydrophile chargé (en dessous de sa limite de rétention de liquide) en eau saturée d'hydroxyde alcalin ou alcalino-terreux dissous et quelques cristaux hydratés des mêmes hydroxydes alcalins ou alcalino-terreux. [0064] [fig.3] représente des amas typiques de formes optimisées du composé absorbant avec des zones vides favorisant les échanges avec l'air chargé en CO2, ces mêmes amas constituant eux-mêmes des formes optimisées du composé absorbant. [0065] [fig.4] représente un exemple de sachet poreux dans lequel le composé absorbant peut être mis afin de faciliter son utilisation, ce sachet étant constitué d'un voile ayant de fins pores qui permettent la rétention du composé absorbant tout en ne gênant que faiblement la circulation de l'air. Ce sachet pouvant être fermé par des lanières de serrage pour faciliter l'accrochage sur un support par l'utilisateur ainsi qu'un éventuel vidage du sachet. [0066] En référence à ces dessins, du point de vue des insectes nuisibles, la zone d'attraction 8 du CO2 rejeté par les humains ou animaux (1) possède un rayon proportionnellement 10 fois plus grand environ que celui de la zone d'attraction des autres composés métaboliques rejetés par les humains et animaux (2). [0067] Une zone fortement agrandie du composé absorbant ou l'on peut distinguer le support hydrophile (3) retenant un film eau saturée d'hydroxyde alcalin ou alcalino-terreux dissous (4) et quelques cristaux hydratés des mêmes hydroxyde alcalin ou alcalino-terreux (5). [0068] Des exemples d'amas de formes optimisées du composé absorbant de CO2 constituants eux même des formes optimisées, avec comme forme optimisée élémentaire des granules de formes sphéroïdales (6), sous forme de baguettes ou bandelettes (8). Ces amas permettant l'entrée de l'air extérieur grâce à la présence de zones vides (7), (9). [0069] Un exemple de sachet poreux (10) dans lequel le composé absorbant peut être mis afin de faciliter son utilisation, des lanières de serrage (11) facilitent l'accrochage à un support par l'utilisateur et le vidage éventuel après usage. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10]