# Review of microwave technologies applied to the control of bed bugs in buildings

Christophe Martinsons

► To cite this version:

Christophe Martinsons. Review of microwave technologies applied to the control of bed bugs in buildings. CSTB Technical Report DSC-2023-12-01, CSTB - Centre scientifique et technique du bâtiment, France. 2023. hal-04698379

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CSTB

le futur en construction

Utilisation des technologies micro-ondes pour lutter contre la punaise de lit

# Etat des connaissances

Rapport d'étude version 2

1 décembre 2023

Christophe MARTINSONS

Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, Direction Opérationnelle Santé Confort

Domaine d'Action Stratégique : Bâtiments et quartiers pour bien vivre ensemble

30 novembre 2023
## RESUME

Ce rapport présente l'état des connaissances concernant l'utilisation des technologies micro-onde dans la lutte contre l'infestation des bâtiments par les punaises de lit. Une étude bibliographique et une recherche de littérature grise sur internet ont permis d'identifier un nombre très limité de publications scientifiques sur le sujet. La recherche a été étendue à des domaines connexes comme le traitement des céréales par micro-onde dans l'industrie agro-alimentaire.

Le rapport résume les principes physiques mis en jeu dans l'interaction entre insectes et micro-ondes. L'effet thermique de chauffage par micro-onde démontre une efficacité sur tous les stades du cycle de vie. Cependant, les niveaux d'exposition nécessaires sont très élevés, semblables à ceux existants dans un four à micro-onde domestique. L'efficacité du chauffage direct des punaises de lit par les micro-ondes est fortement limitée par la taille millimétrique de l'insecte. Les tailles sont inférieures d'un facteur 10 à 20 par rapport à la profondeur de pénétration des micro-ondes à la fréquence de 2.45 GHz, qui est de l'ordre de plusieurs centimètres. La transparence des punaises de lit aux micro-ondes à cette fréquence nécessiterait d'examiner l'effet des plus hautes fréquences (au-delà de 20 GHz), ce qui a été fait en 2011 par une équipe de recherche compétente au Royaume-Uni. Aucun résultat n'ayant été publié, ni aucun débouché n'ayant été identifié à ce jour, il est probable que les résultats aient été négatifs. L'absence d'efficacité à plus haute fréquence est sans doute liée en partie à la diminution de la permittivité diélectrique complexe des insectes lorsque la fréquence augmente.

En utilisant les niveaux de micro-ondes à 2.45 GHz nécessaires pour éradiquer la punaise de lit en condition in-situ, plusieurs risques avérés sont identifiés : endommagement et déformations des matériaux sensibles à la chaleur, endommagement des prises électriques et de réseau, déclenchement des équipements de protection de la distribution électrique, endommagement des équipements électroniques montés sur le bâti, exposition dangereuse des personnes.

L'utilisation des micro-ondes aux niveaux requis pour éradiquer la punaise de lit serait très difficilement conforme à la réglementation de compatibilité électromagnétique des équipements, compromettant ainsi la survie des équipements électroniques exposés et en particulier, les équipements radioélectriques comme les bornes WiFi. De plus, la conformité à la réglementation sur l'exposition des personnes nécessiterait de vider les locaux de leurs occupants et des animaux domestiques dans un périmètre d'au moins 30 mètres autour du dispositif émetteur. L'opérateur en charge du traitement devrait également porter un vêtement de protection individuelle contre les micro-ondes.

Dans l'état actuel des connaissances, l'application in-situ de cette technologie dans des bâtiments infestés ne peut pas être considérée comme efficace. Par ailleurs, elle présente des risques avérés pour le bâti, pour les équipements électriques et électroniques, ainsi que pour les personnes.

## Mots clés :

Punaises de lit, cimicidae, insectes, radiofréquence, micro-onde, champ électromagnétique
TABLE DES MATIERES

<table><tr><td>1. Recherche bibliographique</td><td>5</td></tr><tr><td>1.1. Exploitation des bases de données bibliographiques</td><td>5</td></tr><tr><td>1.2. Recherche de littérature grise</td><td>5</td></tr><tr><td>1.3. Recherche de brevets</td><td>7</td></tr><tr><td>2. Identification d'entreprises mentionnant la technologie micro-onde dans la lutte contre la punaise de lit</td><td>7</td></tr><tr><td>2.1. Entreprises françaises</td><td>7</td></tr><tr><td>2.2. Entreprises américaines</td><td>8</td></tr><tr><td>2.3. Entreprises industrielles fabriquant des systèmes de traitements micro-ondes pour le séchage d'insectes</td><td>9</td></tr><tr><td>3. Synthèse des informations récoltées au terme de la recherche bibliographique</td><td>10</td></tr><tr><td>3.1. Interaction physique entre la matière et les micro-ondes</td><td>10</td></tr><tr><td>3.1.1. L'effet thermique des micro-ondes</td><td>10</td></tr><tr><td>3.1.2. La notion de profondeur de pénétration</td><td>11</td></tr><tr><td>3.1.3. Cas de la punaise de lit</td><td>11</td></tr><tr><td>3.1.4. Effets non thermiques</td><td>12</td></tr><tr><td>3.2. Cibles du chauffage par micro-ondes</td><td>12</td></tr><tr><td>3.2.1. Micro-ondes ciblées pour un chauffage direct de l'insecte (méthode directe)</td><td>13</td></tr><tr><td>3.2.2. Micro-ondes appliquées au chauffage du milieu où se trouve l'insecte (méthode indirecte)</td><td>13</td></tr><tr><td>3.3. Modes d'application des micro-ondes</td><td>13</td></tr><tr><td>3.3.1. Importance de l'uniformité du champ appliqué</td><td>13</td></tr><tr><td>3.3.2. Application des micro-ondes en enceinte fermée</td><td>14</td></tr><tr><td>3.3.3. Application des micro-ondes in-situ</td><td>14</td></tr><tr><td>3.3.4. Variabilité de l'efficacité du chauffage par micro-onde</td><td>15</td></tr><tr><td>3.4. Relations dose-effets</td><td>15</td></tr><tr><td>4. Analyse des risques</td><td>16</td></tr><tr><td>4.1. Risques liés aux endommagements des matériaux soumis aux micro-ondes</td><td>16</td></tr><tr><td>4.1.1. Echauffement des matériaux non-métalliques</td><td>16</td></tr><tr><td>4.1.2. Formations d'arcs électriques à partir des objets métalliques présentant des pointes</td><td>17</td></tr><tr><td>4.2. Risques pour les installations de distribution d'électricité et de données</td><td>17</td></tr><tr><td>4.3. Risques pour les équipements électriques et électroniques</td><td>18</td></tr><tr><td>4.4. Risques pour l'opérateur et les personnes à proximité</td><td>19</td></tr></table>
# INTRODUCTION

Ce document présente l'état des connaissances concernant l'utilisation des technologies micro-onde dans la lutte contre l'infestation des bâtiments par les punaises de lit.

La méthodologie repose sur une première étape bibliographique :

- Une recherche d'articles scientifiques publiés

- Une recherche de littérature grise sur internet

- Une recherche d'entreprises ayant une activité dans ce domaine.

Dans une seconde étape, on décrit des principes physiques mis en œuvre dans l'éradication de la punaise de lit par micro-onde, et on effectuera une analyse de ces effets.

Dans une troisième étape, on examine les relations doses-effets issues de la recherche bibliographique et on décrit les différentes modalités d'application des doses nécessaires de micro-ondes et de leurs limitations physiques.

La dernière étape de ce travail consiste à identifier et à décrire les risques associés à l'utilisation des micro-ondes en condition in-situ dans les bâtiments. Une analyse des réglementations de compatibilité électromagnétiques et d'exposition des personnes est ensuite menée.

# 1. Recherche bibliographique

## 1.1. Exploitation des bases de données bibliographiques

Les publications scientifiques existantes ont été recherchées grâce aux bases de données Scopus et PubMed. Les champs recherchés sont « Article Title, Abstract, Keywords ».

La première équation de recherche utilisée est :

((bed AND bug) OR cimicidae OR cimex) AND (microwave OR radiofrequency OR electromagnetic).

Résultat Scopus : 0 article trouvé.

Résultat PubMed : 5 articles trouvés (voir annexe 1). Malheureusement, ces articles ne traitent pas du tout du sujet recherché et ne contiennent aucune information pertinente. Aucune publication scientifique référencée dans ces bases de données ne traite de la problématique investiguée.

## 1.2. Recherche de littérature grise

L'équation de recherche a été utilisé dans Google Scholar et a retourné la référence suivante [1] en première position :

How to kill bed bugs in portable items: unconventional non-chemical approaches

Alex Tyrpak, Undergraduate research thesis, Ohio State University, 2016

### Abstract :

In the past decade, the bed bug, Cimex lectularius (Hemiptera: Cimicidae), has resurged globally as a household pest. Bed bugs currently are the most difficult and often the most expensive pest to eradicate, especially if an infestation is not detected early on. This has led many to resort to do-it-yourself (DIY) methods of bed bug control. The purpose of this study was to determine if a conventional microwave oven could be used to decontaminate sensitive items such as books that were infested with bed bugs. Three experiments were conducted using the EPM bed bug strain and a conventional microwave oven operating at full power. In the first experiment, groups of 10± bed bug eggs attached to filter paper were microwaved in open petri dishes. Results indicated that bed bug eggs did not hatch after being microwaved for 25 seconds. About 55% of the eggs hatched after 20 seconds and about 85-90% of the eggs hatched at 15 seconds or less. In the second experiment, bed bug nymphs and adults were microwaved individually in open petri dishes and mortality was assessed 24 hours later. The lethal times to kill 50% or 99% (LT50 or LT99, respectively) of the experimental population were calculated for the nymphal and adult stages. The LT99 values ranged from 26 seconds for adults to 44 seconds for first stage nymphs. The LT50 values ranged from 12 seconds for adults to 18 seconds for first stage nymphs. Recently fed bed bugs did not burst after being microwaved. In the third experiment, groups of 10 mixed stage nymphs and adults were
placed in a small envelope that was inserted into an excavation made in the center of a paperback book which then was microwaved. These bed bugs died after 1 to 1.5 minutes of microwaving. Damage to the paperback book was observed after microwaving for 1.5 minutes.

Ce document est un mémoire publié en mai 2016 par Alex Tyrpak pour obtenir le diplôme (Bachelor of Science) en entomologie de Ohio State University aux USA. La supervision de ce travail a été faite par Dr. Susan C. Jones, Department of Entomology. Ce document n'est pas une publication scientifique revue par les pairs.

Google Scholar a renvoyé également une liste de 12 900 publications. En effet, ce moteur de recherche élargit automatiquement la recherche à des sous-ensembles de mots clés.

L'analyse rapide des titres de ces publications permet d'identifier la thématique plus générale « insects and microwave » qui fait l'objet de nombreux travaux. On peut citer par exemple [2], [3] :

Das, Ipsita, Girish Kumar, and Narendra G. Shah. "Microwave Heating as an Alternative Quarantine Method for Disinfestation of Stored Food Grains." International Journal of Food Science 2013 (2013): 926468. https://doi.org/10.1155/2013/926468.

Yadav, Deep N., Tanupriya Anand, Monika Sharma, and R. K. Gupta. "Microwave Technology for Disinfestation of Cereals and Pulses: An Overview." Journal of Food Science and Technology 51, no. 12 (December 2014): 3568-76. https://doi.org/10.1007/s13197-012-0912-8.

Il existe une littérature abondante sur l'utilisation des micro-ondes dans l'industrie agro-alimentaires comme méthode de chauffage, de séchage et de désinfection, notamment appliquée aux céréales.

La recherche Google Scholar permet aussi d'identifier des articles de presse mentionnant des anecdotes d'utilisation du four à micro-ondes pour traiter des petits objets infestés par des insectes.

Un autre site internet mentionne des recherches effectuées en 2011 au National Physical Laboratory (NPL), l'institut national de métrologie au Royaume Uni, pour optimiser la fréquence des micro-ondes de manière à tuer sélectivement certains insectes, en étudiant l'influence de la taille de l'insecte et de ses organes. L'article mentionne le nom du chercheur en charge du projet, Dr Richard Dudley.

"Researchers at the National Physical Laboratory (NPL) are currently exploring the use of microwaves as a potential pest control method. Unlike traditional chemical pesticides, which indiscriminately kill all insects, microwaves would be able to target specific insect pests and not affect other insects in the area. This new application of microwaves could benefit farmers in the developing world by providing a cheaper and more environmentally friendly alternative to chemical pesticides.

This approach uses microwave frequencies that only affect the target insect pest whilst ignoring other insects. The specific insect pests are identified and affected by the microwaves based upon their size and structure, with the microwaves tailored to fit the specific insect pest. This is done on a trial and error basis on species individuals before entering the field. There is still the possibility of killing "useful" or "neutral" insects (such as pollinators), however the risk of this is reduced compared to chemical pesticides.

The researchers are not only looking to kill the insect pests immediately but are also looking to disrupt their reproduction and communication systems. By making them infertile or reducing the insect pests' ability to effectively communicate with each other they could reduce their long-term survival prospects.

In the past insect pests have evolved resistance to certain chemical pesticides, leading to the need to generate new pesticides or use several pesticides in conjunction with one another. This should not be a problem for this microwave approach as the microwaves focus on body part size and shape. If either size or shape changed then the microwave transmitter could simply be re-tuned to address the new mutations.

The NPL, with a team from the University of Reading, used the green peach aphid which is one of the most important aphid virus vectors and has been shown to transmit well over 100 plant virus diseases. The Plantwise distribution map has over 200 records of areas that it has been found in.
Green peach aphids were grown in the lab and then subjected to a range of microwaves up to 100 gigahertz to see if they survived. The researchers varied the frequency, peak intensity and power of the microwaves. The results from these initial experiments were inconclusive, but the team hope to test this theory further.

It is envisaged that the microwaves would be deployed from the front of tractors using a microwave transmitter which would replace the chemical spray attachment. A potential hurdle is human acceptance of the technology, with farmers becoming worried about the effects of microwaves deployed in this way so close to their communities. However Dr Richard Dudley, Principal Research Scientist at the NPL, believes that it is perfectly safe and told Plantwise:

"I think this approach would be acceptable to farmers. The level of microwaves transmitted would also be at least 1000 times less than from a mobile mast and probably less than the mobile phone in your pocket.

"Acceptance and safety are important issues to overcome, but inherently the types of approach we are suggesting have no human health issues."

Whilst results from the initial experiments were inconclusive these were only for the green peach aphid and the research has not yet touched upon the many other insect pests that severely reduce crop yields in the developing world. The use of microwaves is something that could transform modern agriculture and increase food security. This technology can also be used on human pests, such as the mosquito, to reduce their population sizes and perhaps reduce malaria. Whilst there is still much work to be done this technology has great potential.

Extrait du site, https://blog.plantwise.org/2011/08/23/microwaved-pests-a-new-recipe-for-success/

Aucune publication scientifique relative à ce travail n'a été identifiée dans les bases de données. Une recherche des articles publiés par l'auteur (Richard Dudley, affiliation : National Physical Laboratory, UK) n'a pas retourné de résultat concernant ce travail de recherche.

## 1.3. Recherche de brevets

La base de données Espacenet de l'office européen des brevets a été explorée à l'aide de l'équation de recherche. Un seul brevet a été identifié. Il s'agit d'un brevet américain délivré initialement en 2015 sous la référence [4] :

Cohen, Nathaniel L. APPARATUS FOR USING MICROWAVE ENERGY FOR INSECT AND PEST CONTROL AND METHODS THEREOF. US 8,943,744 B2, issued February 3, 2015.

Ce brevet a été reconduit en 2017 sous la référence [5] :

Cohen, Nathaniel L, APPARATUS FOR USING MICROWAVE ENERGY FOR INSECT AND PEST CONTROL AND METHODS THEREOF. US 9,629,354 B2, issued April 25, 2017.

Aucune activité académique ou commerciale n'a pu être identifié en association avec ce brevet ou avec l'inventeur Nathaniel L. Cohen.

Ce brevet porte sur un équipement mobile de traitement in situ à l'aide d'un applicateur formé par un ou plusieurs antennes micro-ondes appliquées sur la surface à traiter et balayées d'un point à un autre.

# 2. Identification d'entreprises mentionnant la technologie micro-onde dans la lutte contre la punaise de lit

## 2.1. Entreprises françaises

La recherche sur le moteur de recherche Google avec les mots clés « microonde punaises de lit » a retourné le site internet de la société INNOVAONDES (http://www.innovaondes.fr/) qui propose l'utilisation professionnelle de plusieurs techniques micro-ondes pour lutter contre la punaise de lit.
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Traitement du mobilier et des objets infestés dans une enceinte micro-ondes (image tirée du site innovaondes.fr).

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Technique de chauffage micro-onde in situ de poutres en bois avec contrôle de la température par thermographie infrarouge (image tirée du site innovaondes.fr).

La société Innovaondes ne mentionne aucune référence technique ou scientifique relative à l'utilisation des micro-ondes dans la lutte contre les punaises de lit.

On note que la société Innovaonde est la seule en France à proposer l'utilisation des micro-ondes. La très grande majorité des entreprises spécialisées ne mentionnent pas l'usage de cette technologie.

## 2.2. Entreprises américaines

La recherche Google en langue anglaise fournit des sites internet américains rapportant l'utilisation par des professionnels de micro-ondes pour traiter des panneaux de bois infestés par des termites. Aucun de ces sites ne mentionne l'application des micro-ondes contre les punaises de lit.
<figure><img src="image_4.png" /></figure>

https://pestcemetery.com/orange-oil-termites/microwave-termite-control-pestcemetery/

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

Microwave generators used for drywood termite control. Image courtesy University of Toronto, Urban Entomology Program
http://drkaae.com/InsectCivilization/assets/Chapter_9_Termites

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

Images tirées du site : https://www.hi-techtermitecontrol.com/termite-control-services/microwave.html

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

Ces sites internet ne font mention d'aucune référence scientifique concernant l'application des micro-ondes dans la lutte contre les termites ou d'autres insectes comme les punaises de lit.

On note que seules quelques petites entreprises américaines proposent l'utilisation des micro-ondes dans traiter les bâtiments infestés. La très grande majorité des entreprises américaines spécialisées dans la désinfestation (pest control) ne mentionnent pas l'usage de cette technologie.

## 2.3. Entreprises industrielles fabriquant des systèmes de traitements micro-ondes pour le séchage d'insectes

Plusieurs fabricants de systèmes d'exposition aux micro-ondes commercialisent des systèmes de séchages d'insectes pour la consommation alimentaire humaine. Parmi de nombreux fabricants, asiatiques identifiés sur internet, on trouve la société française SAIREM, basé en région lyonnaise, qui consacre une page de son site au traitement micro-onde des vers de farine par chauffage et séchage pour l'alimentation humaine.
<figure><img src="image_8.png" /></figure>

Images tirées du site internet : https://www.sairem.com/fr/microwave-drying-of-insects/

### 3. Synthèse des informations récoltées au terme de la recherche bibliographique

À la suite de ces recherches bibliographiques, un nombre très limité de travaux contenant des informations pertinentes a été identifié : le rapport de stage de recherche de Tyrpak et le brevet américain de Cohen.

Les articles de revue concernant l'utilisation industrielle des micro-ondes pour éradiquer les insectes dans les stocks de céréales sont examinées pour fournir des connaissances complémentaires.

#### 3.1. Interaction physique entre la matière et les micro-ondes

##### 3.1.1. L'effet thermique des micro-ondes

Les micro-ondes sont des champs électromagnétiques de fréquence comprise entre 0.3 GHz et 300 GHz. A des fréquences autour de 2.45 GHz, les micro-ondes sont absorbées par les molécules d'eau, les mettant dans un mouvement oscillatoire et créant ainsi un échauffement. Cette fréquence est la plus utilisée pour les applications de chauffage et de séchage, notamment dans l'industrie mais aussi dans les fours micro-ondes domestiques.

L'échauffement d'un corps exposé aux micro-ondes dépend des paramètres liés aux trois phénomènes mis en jeu : exposition, absorption et diffusion thermique. Les paramètres d'exposition sont les suivants :

- intensité du champs incident

- aire effective d'application du champs électromagnétique

- durée d'exposition

L'échauffement dépend ensuite de l'interaction du rayonnement avec la matière exposée. Cette interaction est décrite de manière macroscopique par la permittivité diélectrique complexe de la matière qui se décompose en deux termes :

- la permittivité. Elle est liée à la propagation du champ électrique à l'intérieur de la matière. Lorsqu'elle est élevée, le champ électrique se propage moins profondément à l'intérieur de la matière exposée.

- le facteur d'absorption, qui traduit l'efficacité de conversion en chaleur du champ électrique se propageant à l'intérieur de la matière.

Le rapport entre le facteur d'absorption et la permittivité relative donne le facteur de perte diélectrique de la matière : plus il est élevé, plus la densité de chaleur déposé par les micro-ondes sera élevée.

La température atteinte dépend ensuite de la conduction de la chaleur dans le volume du corps chauffé, via les paramètres suivants :

- la chaleur spécifique

- la masse volumique
- la conductivité thermique

Le bilan thermique final dépend des échanges thermiques qui s'établissent entre la surface du corps chauffé et son environnement. Ainsi, les paramètres dimensionnels interviennent :

- le volume du corp chauffé

- la surface d'échange du corp chauffé

### 3.1.2. La notion de profondeur de pénétration

La profondeur de pénétration des micro-ondes dans un corps est inversement proportionnelle à la fréquence du champ électrique incident et dépend de la permittivité à la fréquence considérée. Elle est définie par la distance au bout de laquelle l'amplitude du champ électrique dans la matière a été divisée par la constante e, soit un facteur d'environ 2.7 (atténuation de 63%). On considère que 95% du champ électrique est absorbé dans une épaisseur de 3 fois la profondeur de pénétration.

Pour l'eau, la profondeur de pénétration à 2.45 GHz est de 1.4 cm, soit une absorption de 95% du champ dans un couche de 4.2 cm. Dans le cas d'un échantillon biologique, la permittivité diélectrique et la profondeur de pénétration varient en fonction de la fréquence du champ électrique, de la température et de la nature des tissus (concentration en eau, concentration des ions présents en solution aqueuse dans les cellules, etc.).

Lorsque l'échantillon est plus épais que la profondeur de pénétration, le champ électrique, et donc le chauffage, est plus intense au niveau de la surface et décroit de manière exponentielle dans l'échantillon. L'échauffement de tout le volume dépendra de la capacité thermique de l'échantillon.

A l'inverse, lorsque la taille de l'échantillon est inférieure à la profondeur de pénétration, une fraction importante du champ électrique traverse l'échantillon créant peu d'interactions et un échauffement très faible. Le phénomène s'apparente à une transparence de l'échantillon aux micro-ondes.

### 3.1.3. Cas de la punaise de lit

La punaise de lit a des dimensions millimétriques [6]. Leur taille est donc très inférieure à la profondeur de pénétration des micro-ondes à 2.45 GHz. On peut ainsi considérer que les punaises de lit sont quasiment transparentes à cette fréquence.

Pour s'affranchir de cet effet de transparence, il serait nécessaire d'augmenter la fréquence pour diminuer la profondeur de pénétration et ainsi améliorer l'absorption des micro-ondes dans le corps de la punaise. Avec des fréquences de l'ordre de 20 GHz, on pourrait théoriquement réduire la profondeur de pénétration à quelques millimètres. Cependant, il est possible que le facteur d'absorption diminue également, ce qui diminuerait l'efficacité du chauffage. Les propriétés diélectriques (permittivité et facteur d'absorption) des insectes aux fréquences micro-ondes sont donc fondamentales pour étudier leur interaction avec les micro-ondes.

Dans ce domaine, trois articles ont été identifiés dans les bases de données en recherchant à l'aide de l'équation « dielectric AND microwave AND insect ». Le premier article est le suivant [7] :

S. O. Nelson, P. G. Bartley, Jr., and K. C. Lawrence. "RF AND MICROWAVE DIELECTRIC PROPERTIES OF STORED-GRAIN INSECTS AND THEIR IMPLICATIONS FOR POTENTIAL INSECT CONTROL." Transactions of the ASAE 41, no. 3 (1998): 685-92. https://doi.org/10.13031/2013.17194.

Abstract: The permittivities of bulk samples of adult insects of the rice weevil, red flour beetle, sawtoothed grain beetle, and lesser grain borer were measured at single frequencies of 9.4 and 11.7 GHz in X-band waveguide at about 23°C, and permittivities of homogenized samples of the same species were measured from 0.2 to 20 GHz at temperatures from 10 to 70°C with an open-ended coaxial-line probe and network analyzer. Sample densities for the coaxial-line probe measurements were determined from the X-band measurements with a linear relationship between the cube root of the dielectric constant and sample bulk density determined from permittivity measurements on bulk samples of the adult insects in a waveguide sample holder taken with the short-circuited line technique. Since
linearity of the cube root of the dielectric constant with bulk density is consistent with the Landau & Lifshitz, Looyenga dielectric mixture equation, this equation was used to calculate estimated dielectric constants and loss factors of the insects from measured permittivities and volume fractions determined from measured bulk density and adult insect density determined by air-comparison pycnometer measurements. Estimated dielectric constants and loss factors of the insects are presented graphically for temperatures from 10 to 70°C, and tabulated data are provided for range information and comparative purposes.

Cette étude ne porte pas sur la punaise de lit, mais sur des insectes nuisibles pour le stockage des céréales comme le charançon des céréales. Les fréquences considérées dans l'étude vont de 5.6 GHz à 20 GHz. Les mesures ont été effectuées sur des insectes broyés et homogénéisé à l'état de pâte en couche épaisse, de manière à caractériser uniquement la masse sans prendre en compte l'effet de taille par rapport à la la profondeur de pénétration.

Cette étude a démontré que la permittivité et le facteur d'absorption des insectes testés diminuent entre 2.4 GHz et 20 GHz. Le facteur de perte diélectrique (rapport entre ces deux quantités) varie peu, ce qui conduit les auteurs à conclure qu'il n'y a aucun avantage à traiter les céréales avec des fréquences micro-ondes plus grandes que 2 GHz.

Cette conclusion n'est pas valable pour les insectes isolés car l'effet de taille prédomine par rapport à l'absorption volumique, surtout aux fréquences basses indiquées pour lesquelles la profondeur de pénétration des micro-ondes peut atteindre 1 mètre ou plus. Dans ce cas, l'interaction avec un insecte pris isolément est extrêmement faible (faible taille de l'insecte par rapport à la profondeur de pénétration).

Le second article [8] n'a pas pu être consulté. La référence est la suivante :

Ondráček, J., and V. Brunnhofer. "Dielectric Properties of Insect Tissues." General Physiology and Biophysics 3, no. 3 (June 1984): 251-57.

Abstract: in order to explain some effects of microwave irradiation on insects it is necessary to consider a mathematical model. The knowledge of dielectric properties of a typical insect tissue is crucial for such a model. A method based on shift of resonant frequency and of quality factor measurement in a resonator both before and after the insertion of samples was used. The method (measurements at a frequency of 2375 MHz) has been described in detail. A large number of measurements were performed on different kinds of typical insect tissues (cuticle, fat body, muscles, reproductive organs and eggs) for their dielectric properties. The values obtained compare well to those reported in the literature for some mammals.
Differences seemed to depend on different water-to-fat content ratios. However, no simple dependence on the water content was found. Values obtained from insect tissue material have been discussed in detail.

Il s'agit d'une modélisation mathématique et de mesures des propriétés diélectriques portant sur différents organes d'insectes vis-à-vis d'une excitation micro-onde. Les conclusions soulignent la dépendance de la constante diélectrique avec la teneur en eau. Celle-ci est complexe et dépend également de la teneur en graisse de l'organe considéré.

Le troisième article [9] a porté sur l'utilisation de fréquences beaucoup plus faibles, dans la gamme des MHz, pour le traitement des fruits.

### 3.1.4. Effets non thermiques

Aucune source d'information ne mentionne l'utilisation d'effets non thermiques des micro-ondes pour l'éradication d'insectes. L'influence des champs électromagnétiques sur les insectes aux niveaux rencontrés dans les environnements urbains et péri-urbains (Wi-Fi, téléphonie mobile, etc.) fait actuellement l'objet de recherches mais elles n'ont pas abouti à démontrer un effet léthal sur les insectes. On peut consulter par exemple la référence [10].

## 3.2. Cibles du chauffage par micro-ondes

La description des principes physiques du chauffage micro-onde permet de déterminer deux modes de lutte contre la punaise de lit : le chauffage direct de l'insecte et le chauffage indirect par l'excitation des matériaux environnants.
### 3.2.1. Micro-ondes ciblées pour un chauffage direct de l'insecte (méthode directe)

Ce mode cible directement le chauffage du corps de l'insecte en utilisant des fréquences micro-ondes plus élevées que 2.45 GHz pour diminuer la profondeur de pénétration et ainsi limiter l'effet de transparence aux ondes. L'étude des constantes diélectriques de l'insecte et de ses organes, ainsi qu'une modélisation mathématique des différentes morphologies de l'insecte (modélisation de type « corps entier ») permettent d'optimiser le choix des fréquences.

Aucune publication n'a décrit ce mode de traitement. Le projet du NPL de 2011 décrit dans la presse britannique a testé cette approche jusqu'à 100 GHz, mais probablement sans résultat positif en l'absence de publications ou d'applications pratiques apparus depuis cette date. Cette absence de résultats pourrait s'expliquer par la diminution de la permittivité et du facteur d'absorption des insectes lorsque la fréquence des micro-ondes augmente. Ainsi, la réduction de l'effet de taille par l'augmentation de la fréquence ne compenserait pas la baisse de la permittivité diélectrique complexe des insectes.

### 3.2.2. Micro-ondes appliquées au chauffage du milieu où se trouve l'insecte (méthode indirecte)

Ce mode utilise des fréquences micro-ondes standards (typiquement de 2.45 GHz ou 5.6 GHz) pour chauffer le milieu situé à proximité de l'insecte de manière à dépasser la température léthale. Ce mode est utilisé par les entreprises identifiées lors de la recherche bibliographique pour chauffer des poutres ou des panneaux de bois à l'aide d'antennes cornets placés au contact des surfaces à traiter. Le chauffage du bois infesté permet d'éradiquer les insectes xylophages comme les termites, ainsi que d'autres agents biologiques comme la mérule.

L'efficacité du chauffage du milieu de vie des insectes est très variable. L'air lui-même ne peut pas être chauffé par micro-onde, à moins d'y ajouter une brume formée de gouttelettes d'eau. En ce qui concerne le bois, l'efficacité du chauffage dépend de la quantité d'eau résiduelle qu'il contient dans sa masse. C'est également le cas de la plupart des matériaux usuels dans les espaces intérieurs des bâtiments (tissus, polymères, papiers, mobilier, moquettes). En l'absence d'eau résiduelle contenue dans leur microstructure ou sur leur surface.

Les métaux ne s'échauffent pas directement sous l'effet des micro-ondes puisqu'ils réfléchissent celles-ci avec une très grande efficacité en raison de la mobilité des électrons libres qu'ils contiennent.

Ce mode de chauffage « par la masse » est très efficace lorsque les insectes forment un volume compact, comme dans le cas du traitement des vers de farine pour l'alimentation humaine.

Ce mode est également très efficace dans le cas du traitement industriel de stocks de céréales, généralement effectuées sur des couches épaisses de céréales déposées sur des convoyeurs circulant au travers d'enceinte d'exposition. L'échauffement de la couche de céréale traitée suffit à éradiquer les insectes nuisibles.

## 3.3. Modes d'application des micro-ondes

### 3.3.1. Importance de l'uniformité du champ appliqué

L'uniformité du champ électrique incident est un facteur déterminant dans le mode d'exposition. La fréquence des micro-ondes à 2.45 GHz est de 12 cm. Dans une cavité métallique comme l'enceinte d'un four micro-ondes, les réflexions multiples sur les parois créent des interférences destructives et constructives conduisant à la présence d'ondes stationnaires, caractérisées par des zones de champ nul (« nœuds ») et des zones de champ maximal (« ventres ») présents dans les 3 dimensions (x, y et z). Les nœuds et les ventres sont séparés par des distances égales à la demi-longueur d'onde (environ 6 cm) et/ou à des sous-multiples de celle-ci. Ainsi, dans une excitation typique en enceinte métallique, il y a une grande non-uniformité du chauffage entre des zones séparées d'environ 6 cm (distance entre
un point chaud et un point froid). C'est pourquoi, il est nécessaire d'avoir des dispositifs d'uniformisation (plateau tournant, systèmes rotatifs de brassage de modes, etc.) dans les fours.

Le problème de l'uniformité est critique dans l'application visée. En effet, dans le cas d'une application ciblant directement l'échauffement des insectes, les individus situés dans des « nœuds » de champ électromagnétiques ne sont pas exposés et ne peuvent être éradiqués de cette manière.

Le problème de non-uniformité concerne à la fois les enceintes fermées de traitement et les antennes appliquées in-situ. Ces antennes étant appliquées à courte distance des matériaux à traiter (distance inférieure à dix fois la longueur d'onde), elles produisent un rayonnement de « champ proche », constitué de zones extrêmement non-uniformes avec des nœuds et des ventres espacés de sous-multiples de la demi-longueur d'onde. Un faisceau uniforme ne peut être formé qu'à partir d'une distance environ égale à 10 fois la longueur d'onde, soit 25 cm pour la fréquence de 2.45 GHz.

### 3.3.2. Application des micro-ondes en enceinte fermée

L'enceinte fermée est métallique, sans interstice ni orifice permettant aux ondes de s'échapper. Elle constitue une chambre réverbérante. L'enceinte est munie d'antennes intérieures permettant d'émettre un champ électromagnétique qui est plus ou moins bien uniformisé grâce aux réflexions multiples. Les ondes stationnaires résultantes peuvent être évitées grâce à des brasseurs de mode ou un plateau tournant.

Ce type d'enceinte est utilisée pour le traitement micro-onde (séchage et chauffage) de denrées agro-alimentaires. Les denrées sont généralement convoyées automatiquement dans l'enceinte de traitement de manière à être exposées durant une certaine durée.

Ce type d'enceinte est également utilisé par l'entreprise Innovaonde pour le traitement d'objets ou de meubles infestés et pouvant être échauffés sans risque par micro-onde.

### 3.3.3. Application des micro-ondes in-situ

L'application in-situ consiste à utiliser une ou plusieurs antennes de type cornet associée à un générateur de microonde pour chauffer les matériaux plus ou moins efficacement selon leur épaisseur et leur teneur en eau. Un équipement de ce type est décrit dans le brevet de N. L. Cohen. Une antenne, ou un système comportant plusieurs antennes, est appliqué au contact des matériaux ou objets à traiter.

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Schéma tiré du brevet de N. L. Cohen [5]</figcaption></figure>

Le brevet de N. L. Cohen mentionne que les micro-ondes chauffent directement les insectes en étant « absorbées par les insectes, leurs œufs ou leurs larves, ou les petits parasites, ce qui augmente leur température interne jusqu'au point de mort, avec peu ou pas d'impact sur les textiles environnants ou les matériaux de matelas et le bois ».
Cette assertion ne repose sur aucune donnée scientifique. L'analyse de l'interaction entre un insecte et les micro-ondes indiquent qu'en raison de la taille des insectes, ceux-ci sont très transparents aux micro-ondes aux fréquences usuelles de 2.4 GHz utilisées dans cette invention.

Ce mode d'application va principalement chauffer les matériaux exposés, lorsqu'ils contiennent de l'humidité résiduelle, des colles ou des adhésifs.

Ce type d'application « in situ » pose des problèmes de sécurité aux biens et aux personnes qui seront détaillées dans la suite de ce document.

### 3.3.4. Variabilité de l'efficacité du chauffage par micro-onde

Quel que soit le mode d'application (en enceinte fermée ou in-situ), l'échauffement produit par micro-onde dépendra du matériau ciblé. Ainsi, le chauffage d'un matériau contenant de l'eau sera beaucoup plus efficace par rapport à un matériau identique mais sec. Lorsque des insectes sont ciblés, l'absorption des ondes par les matériaux environnants est un paramètre qui réduit la puissance du rayonnement incident sur les insectes. La température atteinte par les insectes sera fonction de l'échauffement des matériaux environnants, éventuellement combiné à l'échauffement intrinsèque de l'insecte s'il existe.

En pratique, il n'est pas possible de prédire la température atteinte par un insecte sous excitation micro-onde sans connaître les propriétés diélectriques et thermiques des matériaux environnants.

Etant donnée la grande variabilité des configurations et des natures de matériaux, il n'est pas possible de garantir dans tous les cas que la température nécessaire à l'éradication des punaises de lit puisse être atteinte sous excitation micro-onde, même en augmentant les puissances.

## 3.4. Relations dose-effets

Les relations dose-effets concernant l'exposition des punaises de lit aux micro-ondes sont l'objet du rapport de stage de recherche de Tyrpak cité précédemment [1]. L'objectif de ce travail était de déterminer le temps nécessaire pour tuer les punaises de lit, leurs nymphes et leurs œufs dans un four à micro-ondes. Les études ont été effectuées dans un four à micro-ondes domestique (puissance 700 W, fréquence 2.45 GHz), en mode d'échauffement direct des insectes, sans échauffement du milieu environnant. La non-uniformité du champ électrique dans le four n'est pas évoquée dans ce rapport.

Dans une première expérience, des œufs ont été placés dans le four sur du papier à filtre dans des boites de Petri ouvertes.

Dans une seconde expérience, des nymphes et des adultes à tous les stades de développement, dont certains ayant pris un repas de sang ont été placés individuellement au fond de tubes à essais placés dans le four à micro-ondes.

Dans une troisième expérience, des adultes et des nymphes à différents stades de développement ont été placés dans une enveloppe de papier placée elle-même dans un livre pour subir le traitement par micro-ondes. Plusieurs livres identiques ont été utilisés pour ne pas les échauffer après des expériences répétées.

Ces trois expériences ont été effectués avec des protocoles contrôlés sur la base de différents sous-groupes de stade de développement (œuf, nymphes et adultes à différents stades, sans prise et avec prise de repas) et de durées d'exposition variant entre 0 s pour le groupe contrôle et 90 s avec des intervalles différents selon les expériences. L'analyse a été effectuée avec des outils statistiques standards (ANOVA).

Dans la première expérience, il a été constaté que 25 secondes était nécessaire pour empêcher les œufs de punaises de lit d'éclore. Après 20 secondes au micro-ondes, environ
55 % des œufs n'ont pas éclos. Avec 15 secondes et moins, le taux d'éclosion était de 85 % à 90 %.

Dans la deuxième expérience, les punaises de lit au stade précoce ont mis le plus de temps (44 secondes) pour atteindre la mortalité maximale, tandis que les adultes ont pris le moins de temps (26 secondes). La valeur LT99 pour les nymphes du premier stade (44 secondes) était particulièrement élevée par rapport aux autres stades des punaises de lit (18 à 26 secondes. En général, une tendance inverse pour la taille des punaises de lit et le temps de micro-ondes a été observée pour les valeurs LT50 et LT99. Les plus grosses punaises de lit (adultes, nymphes des cinquième et quatrième stades) ont eu besoin du moins de temps de micro-ondes avant de mourir et les nymphes du premier stade ont mis le plus de temps à mourir au micro-onde. Dans les essais visant à déterminer si les punaises de lit récemment nourries pouvaient éclater au micro-onde, seulement 2 punaises de lit sur 20 ont éclaté.

Pour la troisième expérience, il a fallu entre 1 minute et 1,5 minute pour tuer toutes les nymphes et les adultes cachés à l'intérieur du livre. Cette durée est significativement plus élevée que les valeurs de l'expérience 2 et est probablement causée par l'absorption par le livre d'une partie du rayonnement micro-ondes.

Sur la base des résultats de cette étude, il a été constaté qu'un four à micro-ondes était capable de tuer les punaises de lit exposées à tous les stades entre 20 s et 44 s d'exposition. Des temps plus longs étaient nécessaires pour tuer les nymphes à un stade précoce par rapport aux adultes, peut-être en raison de leur petite taille. Les nymphes et les adultes plus âgés ont plus de masse corporelle et de fluides pour que le rayonnement micro-ondes puisse interagir. Les nymphes des stades précoces ont nécessité des temps d'exposition plus longs pour mourir. Malgré ces différences, il semble y avoir une relation inverse avec la taille.

Cette étude démontre qu'un four à micro-ondes peut effectivement constituer un outil de lutte contre la punaise de lit à tous les stades de son développement. Cependant, il faut noter que les doses d'exposition mises en jeu dans cette étude sont très élevées. En effet, un four de 700 W génère une densité de puissance d'environ 10 000 W/m² et à un champ incident de 2000 V/m. A ces niveaux la mortalité LT99 a nécessité une durée d'exposition de 44 s.

Les doses létales révélées par l'étude de Tyrpak sont très élevées. En effet, dans un four à micro-ondes de 700 W utilisé pendant 44 s, il est possible de chauffer un volume d'environ 200 cm³ d'eau de 15°C à 50°C (température approximative d'inactivation de la punaise de lit pendant 1 minute [6]).

## 4. Analyse des risques

Les risques analysés dans cette partie correspondent à des niveaux de rayonnement micro-ondes sortant d'une antenne ou d'un guide d'onde à des fréquences de l'ordre de 1 GHz à 20 GHz, avec des niveaux de puissance en sortie (à environ 10 cm de l'antenne) comparables à ceux présents à l'intérieur d'un four à micro-onde domestiques (10 000 W/m² soit environ 2000 V/m). Ces niveaux sont issus des travaux de Tyrpak [1] et sont ainsi représentatifs des expositions nécessaires pour échauffer une punaise de lit en environ 44 s.

### 4.1. Risques liés aux endommagements des matériaux soumis aux micro-ondes

#### 4.1.1. Echauffement des matériaux non-métalliques

Dans son mémoire de recherche, Tyrpak constate que les livres passés au four à micro-ondes pendant 1,5 minute cours de son expérience ont été légèrement endommagés. Il constate qu'à partir de 2 minutes d'exposition, des dommages importants tels qu'une reliure fondue, des pages froissées et des marques de brûlure ont été observés et le livre rayonnait de la chaleur à la sortie du four. L'auteur mentionne que « le livre devrait être inspecté pour s'assurer qu'il ne contient pas de pièces métalliques. La reliure en spirale, les pages à la feuille d'or et toute autre partie métallique d'un livre peuvent présenter un risque d'incendie, car les objets
métalliques sont susceptibles de produire des étincelles lorsqu'ils sont passés au micro-ondes ».

De manière générale, les matériaux absorbants les micro-ondes vont s'échauffer. Les denrées alimentaires situées dans des placards exposés aux micro-ondes peuvent se mettre à cuire sous excitation micro-onde. Les matériaux de construction comme le bois qui présentent des taux d'humidité différents selon les zones considérées, vont être soumis à des échauffements inhomogènes qui vont les déformer. Ceci peut se produire au niveau des portes, des plinthes, des poutres, du mobilier, etc. Des matériaux thermiquement fragiles comme les tapisseries et les revêtements plastiques peuvent être facilement endommagés sous excitation micro-onde.

### 4.1.2. Formations d'arcs électriques à partir des objets métalliques présentant des pointes

Lorsqu'un objet métallique est soumis à un rayonnement micro-onde, il est parcouru de courants électriques induits qui à tour sont responsables de la réémission d'un champ à la même fréquence. Il se produit ainsi une réflexion presque totale du champ incident, et très peu d'échauffement. Les métaux les moins conducteurs comme l'acier réfléchissent moins et s'échauffent plus que les métaux très conducteurs comme le cuivre.

Lorsque les objets métalliques comportent des pointes, la concentration dans un petit volume des charges électriques induites par les micro-ondes peut être à l'origine d'une très grande différence de potentiel avec l'environnement. A partir d'un certain seuil, l'air ambiant autour de la pointe se retrouve ionisé, produisant ainsi un arc électrique. L'arc électrique se propage de manière erratique jusqu'à une zone de potentiel nul, typiquement une masse métallique en contact avec la terre ou le sol. L'arc peut aussi se replier pour atteindre une zone plus éloignée de la même pièce métallique que celle comportant la pointe.

Ce phénomène d'effet de pointe s'observe facilement avec des objets courants (clous, vis, fourchette) placés dans un four à micro-onde. Lorsque l'arc électrique est en contact avec un matériau inflammable, celui-ci peut brûler.

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>(a) Photographie d'une zone de matelas infesté par les punaises de lit et comportant des parties métalliques. (b) Photographie d'une fermeture éclair infestée de punaises de lit. Ces fermetures peuvent être en métal. (c) Système d'attache métallique pour le bois comportant des vis ou des clous présentant de nombreuses pointes.</figcaption></figure>

Ces risques sont mentionnés brièvement dans le brevet de N. L. Cohen [5] : « l'utilisation d'un matériau absorbant les micro-ondes peut être nécessaire lors du balayage d'objets tels que des vêtements avec des boutons, des attaches ou des ornements en métal qui peuvent concentrer, disperser ou réfléchir l'énergie des micro-ondes. Le matériau absorbant pour micro-ondes peut être utilisé pour recouvrir n'importe quel matériau métallique ou ornement. »

## 4.2. Risques pour les installations de distribution d'électricité et de données

Les installations de distribution d'électricité et données qui seraient principalement soumises à un traitement in situ aux micro-ondes sont les prises électriques secteurs et les prises de type réseau. Ces équipements sont connus pour abriter des punaises de lit dans les espaces infestés.
<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Photographie d'une prise électrique infestée de punaises de lit</figcaption></figure>

Deux phénomènes peuvent se produire sous excitation micro-onde :

- Les parties métalliques fines comme les vis et les broches peuvent créer un arc électrique qui peut faire fondre les parties isolantes internes et compromettre les performances d'isolation.

- L'arc électrique produit des courants transitoires remontant le circuit de distribution. Si la prise est sous tension, les équipements de protection électrique (disjoncteur, sectionneur, etc.) vont détecter des surtensions, ce qui va aboutir à la mise hors tension du circuit.

### 4.3. Risques pour les équipements électriques et électroniques

Les normes de compatibilité électromagnétique telle que la norme internationale CISPR-11 [11] applicable aux équipements industriels, scientifiques et médicaux à fréquence radioélectrique entre 1 GHz et 18 GHz exigent que le niveau d'émission ne dépasse pas des valeurs limites situées autour de 100 dBµV/m à une distance de 3 m de l'appareil émetteur. Cette valeur correspond à une densité de puissance émise de 27 µW/m².

En supposant que le faisceau micro-onde ait une densité de puissance de 10 000 W/m² à 10 cm de l'antenne et une divergence typique de 60°, le faisceau aurait une largeur de 3.6 m à la distance de 3 m de l'antenne, soit une surface de 13 m². La densité de puissance à 3 m serait donc de 770 W/m².

Ce niveau est environ 30 millions de fois supérieur au seuil réglementaire de compatibilité électromagnétique des équipements industriels, scientifiques et médicaux émettant des micro-ondes. Pour cette raison, l'exposition directe des équipements électriques et électroniques par des micro-ondes est susceptible de « griller » les composants et cartes électroniques. Ce cas de figure concerne notamment les équipements intégrés dans le bâti, comme les régulateurs, les automatismes, les capteurs, les systèmes de sécurité anti-intrusion et anti-incendie, les luminaires, etc. Les bornes Wi-Fi sont particulièrement concernés puisque ce sont des émetteurs-récepteurs de micro-ondes à 2.4 GHz et 5.6 GHz conçus pour détecter des niveaux très faibles, de l'ordre du microwatt.

Pour être compatible avec un utilisation in situ, les micro-ondes devraient être absorbées presqu'intégralement (absorption égale à 150 dB, une valeur dépassant largement les performances de équipements de mesure usuels) par les matériaux traités ou par des dispositifs absorbants additionnels placés à moins de 3 mètres de l'antenne.

Une utilisation in-situ telle que proposée par l'entreprise Innovaonde ne respecte pas la réglementation de compatibilité électromagnétique des équipements industriels, scientifiques
et médicaux. Dans l'état actuel des connaissances, seule l'application des micro-ondes en
enceinte métallique fermée est compatible avec la réglementation.

Il existe également un risque pour le dispositif émetteur de micro-onde lui-même. En cas de réflexion des ondes par une surface ou un objet métallique, des courants induits dans l'antenne peuvent remonter jusqu'au générateur et provoquer une panne. Le brevet de N. L. Cohen [5] mentionne d'ailleurs ce problème et indique qu'un dispositif isolateur est nécessaire pour la protection de l'équipement.

4.4. Risques pour l'opérateur et les personnes à proximité

L'exposition des personnes aux micro-ondes est réglementée par une directive européenne transposée en réglementation française qui reprend les valeurs limites énoncées au niveau international par l'ICNIRP [12]. Les niveaux de référence entre 2 GHz et 300 GHz, exprimés en termes de densité de puissance incidente, sont de 50 W/m² pour les travailleurs et de 10 W/m² pour la population générale.

Avec les hypothèses utilisées ci-dessus, le niveau de 10 W/m² serait atteint à une distance d'environ 30 mètres de l'antenne micro-onde. Il faudrait donc exclure la présence de personnes et d'animaux à une distance inférieure de l'antenne, dans la direction du faisceau, et dans une zone latérale large, en raison de la divergence du faisceau.

Pour l'opérateur, la valeur limite est de 50 W/m² ce qui correspond à une distance de 12 m de l'antenne. L'opérateur n'a pas de raison de se trouver dans le faisceau micro-onde mais une mauvaise manipulation est possible. De plus, une exposition importante peut se produire par réflexion du faisceau micro-onde par une grande surface métallique. On peut citer notamment les grandes feuilles d'isolants minces utilisés dans les bâtiments.

Pour ces raisons, il est nécessaire que l'opérateur dispose d'un vêtement de protection individuel à base de fils métalliques spécialement conçu à cet effet. Ce type de vêtement est porté par les travailleurs intervenant sur les radars et les antennes relai de téléphonie mobile.

Ces risques sont mentionnés brièvement dans le brevet de N. L. Cohen [5]: « *Un opérateur peut porter des vêtements de protection pour fournir une protection supplémentaire contre les rayonnements micro-ondes parasites et utiliser des procédures supplémentaires dictées par les exigences de sécurité* ».

En cas d'exposition accidentelle au faisceau micro-onde, les personnes et les animaux peuvent développer des brulures internes graves.

CONCLUSIONS

Ce rapport présente l'état des connaissances concernant l'utilisation des technologies micro-
onde dans la lutte contre l'infestation des bâtiments par les punaises de lit. Une étude
bibliographique et une recherche de littérature grise sur internet ont permis d'identifier un
nombre très limité de publications scientifiques sur le sujet. La recherche a été étendue à des
domaines connexes comme le traitement des céréales par micro-onde dans l'industrie agro-
alimentaire.

Le principe physique mis en jeu est l'effet thermique de chauffage par micro-onde. D'après le
seul de travail de recherche, décrit dans un rapport de bonne qualité mais non revu par les
pairs, le chauffage des insectes par micro-onde démontre une efficacité sur tous les stades de
développent du cycle de vie, mais à des niveaux d'exposition très élevés, semblables à ceux
existants dans un four à micro-onde domestique.

L'efficacité du chauffage direct des punaises de lit par les micro-ondes est fortement limitée
par la taille millimétrique de l'insecte à tous ses stades de développement. Les tailles sont
inférieures d'un facteur 10 à 20 par rapport à la profondeur de pénétration des micro-ondes à
la fréquence de 2.45 GHz, qui est de l'ordre de plusieurs centimètres. En raison de la
transparence des punaises de lit aux micro-ondes à cette fréquence, il serait nécessaire
d'examiner l'effet des plus hautes fréquences (au-delà de 20 GHz), ce qui a été fait en 2011 par une équipe de recherche du National Physical Laboratory (UK). Aucun résultat n'ayant été publié, ni aucun débouché n'ayant été identifié à ce jour, il est probable que les résultats aient été négatifs. Les difficultés rencontrées sont probablement liées à la diminution de la permittivité diélectrique et du facteur d'absorption des insectes lorsque la fréquence micro-onde augmente.

En utilisant les niveaux de micro-ondes à 2.45 GHz nécessaires pour éradiquer la punaise de lit en condition in-situ, plusieurs risques sont identifiés : endommagement et déformations des matériaux sensibles à la chaleur, endommagement des prises électriques et des prises réseau, déclenchement des équipements de protection électrique, endommagement irréversibles des équipements électroniques montés sur le bâti, exposition dangereuse des personnes et des animaux domestiques.

L'utilisation des micro-ondes aux niveaux requis pour éradiquer la punaise de lit serait très difficilement conforme à la réglementation de compatibilité électromagnétiques des équipements, compromettant ainsi la survie des équipements électriques et électroniques exposés, en particulier les équipements radioélectriques comme les bornes WiFi. De plus, la conformité à la réglementation sur l'exposition des personnes nécessiterait de vider les locaux de leurs occupants et des animaux domestiques dans un périmètre d'au moins 30 mètres autour du dispositif émetteur. L'opérateur en charge du traitement devrait également porter un vêtement de protection individuelle contre les micro-ondes.

Dans l'état actuel des connaissances, on peut conclure que l'application in-situ de cette technologie dans des bâtiments infestés ne peut pas être considérée comme efficace. Par ailleurs, elle présente des risques avérés pour le bâti, pour les équipements électriques et électroniques, ainsi que pour les personnes.

L'utilisation du traitement micro-onde d'objets et du mobilier reste possible en enceinte métallique fermée. Cependant, les échauffements peuvent endommager les objets traités. Une alternative bien plus efficace à ce mode de traitement d'objets en enceinte fermée est l'irradiation par rayon gamma (radioactivité), dont l'effet létal sur le vivant est très puissant et purement non thermique (dégradation des molécules organiques complexes comme l'ADN et l'ARN). L'entreprise Arc-Nucléart basée à Grenoble (https://www.arc-nucleart.fr/) utilise ce principe commercialement depuis plus de 50 ans pour traiter efficacement des œuvres d'art, des livres, des meubles, des antiquités et des artéfacts archéologiques contre tous les types connus d'agents biologiques.

## REFERENCES

[1] A. Tyrpak, "How to kill bed bugs in portable items: unconventional non-chemical approaches," The Ohio State University, 2016. Accessed: Nov. 23, 2023. [Online]. Available: http://hdl.handle.net/1811/76704

[2] I. Das, G. Kumar, and N. G. Shah, "Microwave Heating as an Alternative Quarantine Method for Disinfestation of Stored Food Grains," *Int J Food Sci*, vol. 2013, p. 926468, 2013, doi: 10.1155/2013/926468.

[3] D. N. Yadav, T. Anand, M. Sharma, and R. K. Gupta, "Microwave technology for disinfestation of cereals and pulses: An overview," *J Food Sci Technol*, vol. 51, no. 12, pp. 3568-3576, Dec. 2014, doi: 10.1007/s13197-012-0912-8.

[4] N. L. Cohen, "APPARATUS FOR USING MICROWAVE ENERGY FOR INSECT AND PEST CONTROL AND METHODS THEREOF," US 8,943,744 B2, Feb. 03, 2015

[5] N. L. Cohen, "APPARATUS FOR USING MICROWAVE ENERGY FOR INSECT AND PEST CONTROL AND METHODS THEREOF," US 9,629,354 B2, Apr. 25, 2017

[6] Agence Nationale de Sécurité Sanitaire Alimentation Environnement Travail (ANSES), *Les punaises de lit : impacts, prévention et lutte*. Avis de l'Anses Rapport d'expertise collective. Maisons Alfort, France: ANSES, 2023.

[7] S. O. Nelson, P. G. Bartley, Jr., and K. C. Lawrence, "RF AND MICROWAVE DIELECTRIC PROPERTIES OF STORED-GRAIN INSECTS AND THEIR IMPLICATIONS FOR
POTENTIAL INSECT CONTROL," *Transactions of the ASAE*, vol. 41, no. 3, pp. 685-692, 1998, doi: 10.13031/2013.17194.

[8] J. Ondráček and V. Brunnhofer, "Dielectric properties of insect tissues," *Gen Physiol Biophys*, vol. 3, no. 3, pp. 251-257, Jun. 1984.

[9] S. Wang et al., "Dielectric Properties of Fruits and Insect Pests as related to Radio Frequency and Microwave Treatments," *Biosystems Engineering*, vol. 85, no. 2, pp. 201-212, Jun. 2003, doi: 10.1016/S1537-5110(03)00042-4.

[10] A. Balmori, "Electromagnetic radiation as an emerging driver factor for the decline of insects," *Science of The Total Environment*, vol. 767, p. 144913, May 2021, doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.144913.

[11] "Industrial, scientific and medical (ISM) radio-frequency Equipment. Electromagnetic disturbance characteristics. Limits and methods of measurement:," CISPR, International Standard CISPR-11. doi: 10.3403/30040079.

[12] International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, "ICNIRP GUIDELINES FOR LIMITING EXPOSURE TO TIME-VARYING ELECTRIC, MAGNETIC, AND ELECTROMAGNETIC FIELDS (UP TO 300 GHz)," *Health Physics*, vol. 75, no. 4, p. 442, 1998.

ANNEXE 1 : LISTE DES PUBLICATIONS NON PERTINENTES IDENTIFIEES DANS LA BASE PUBMED.

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Reduction of female copulatory damage by resilin represents evidence for tolerance in sexual conflict.

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Autofluorescence lifetime variation in the cuticle of the bedbug *Cimex lectularius*.

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Nitric oxide interaction with insect nitrophorins and thoughts on the electron configuration of the {FeNO}6 complex.

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CSTB
le futur en construction

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ANNEXES
# Efficacité du chauffage micro-onde d'une punaise de lit

* Masse : 3 mg

* Capacité thermique : 0.01 J/K

* Surface d'absorption rayonnement : $10 \text{ mm}^2 = 10^{-5} \text{ m}^2$

* Champ micro-onde incident $1 \text{ W/m}^2$: $1 \text{ J pendant } 1 \text{ s sur } 1 \text{ m}^2$

* Sur la surface de l'insecte : énergie incidente de $10^{-5} \text{ J pendant } 1 \text{ s}$

* Si l'insecte absorbe 100% du champ incident, sa température augmenterait de $10^{-5} / 0.01 = 0.001 \text{ K pendant } 1 \text{ s}$ (en négligeant les pertes de chaleur)

* Avec une exposition $10 \text{ 000 W/m}^2$ (four micro-onde) : échauffement de 10 K pendant 1 s

donc 3 secondes seraient nécessaires pour augmenter la température de la PDL de 30 K si elle absorbait tout le rayonnement micro-onde incident.

**Etude expérimentale** Tyrpak (2016) en four micro-onde (10 000 W/m² à 2.54 GHz) => **30 secondes sont nécessaires pour tuer l'adulte.**

Dans ce cas, l'épaisseur de l'insecte (~ 1 mm) << profondeur de pénétration des ondes (~ 1 cm) : très peu d'absorption des micro-ondes à 2.45 GHz (transparence de la PDL)

Effet des plus hautes fréquences : deux articles (2018, 2022) de *modélisation EM* des insectes à fréquences de 6 GHz, 12 GHz et 24 GHz

Les auteurs ont calculé un échauffement de $3 \times 10^{-6} \text{ Kelvin par seconde sous } 1 \text{ V/m (2.7 mW/m}^2\text{)}$ soit $11 \text{ K/s sous } 2000 \text{ V/m (10 000 W/m}^2\text{)}$

⇒ **~ 3 secondes** nécessaires pour chauffer la punaise de lit de 30 K sous $10 \text{ 000 W/m}^2$ à 6 GHz, 12 ou 24 GHz.
# Risques avérés de l'exposition micro-onde aux niveaux requis pour éradiquer la PDL (10 000 W/m²)

* **Endommagements des matériaux dus à leur échauffement**

* Décollement des colles, adhésifs, vernis, peintures à l'eau

* Déformation du papier et des panneaux de bois selon le taux d'humidité

* **Arcs électriques autour des pointes métalliques**

* Fonte des isolants dans les prises électriques

* Surtensions déclenchant les coupes circuits

* Risques thermiques autour des fixations métalliques (clous, vis, agrafes)

* **Risque de griller les circuits électroniques des équipements du bâti**

* Risque élevé sur les bornes Wi-Fi et autres équipements radioélectriques (protection anti-intrusion et anti-incendie), capteurs et automatismes de régulation HVAC

* **Risques d'exposition humaine**

* Locaux vides obligatoires (30 m à la ronde) pour éviter brulures internes

* EPI obligatoire à porter par les opérateurs
# Valeurs déclenchant l'action (UE 2013-35)

## VA pour une exposition à des champs électriques et magnétiques compris entre 100 kHz et 300 GHz

<table><thead><tr><td>Gamme de fréquences</td><td>VA(E) pour intensité de champ électrique [Vm<sup>-1</sup>] (Rms)</td><td>VA(B) pour induction magnétique [µT] (Rms)</td><td>VA(S) pour densité de puissance (Wm<sup>-2</sup>)</td></tr></thead><tbody><tr><td>100 kHz ≤ f < 1 MHz</td><td>6,1 × 10<sup>2</sup></td><td>2,0 × 10<sup>6</sup>/f</td><td>—</td></tr><tr><td>1 ≤ f < 10 MHz</td><td>6,1 × 10<sup>8</sup>/f</td><td>2,0 × 10<sup>6</sup>/f</td><td>—</td></tr><tr><td>10 ≤ f < 400 MHz</td><td>61</td><td>0,2</td><td>—</td></tr><tr><td>400 MHz ≤ f < 2 GHz</td><td>3 × 10<sup>-3</sup> f<sup>4/5</sup></td><td>1,0 × 10<sup>-5</sup> f<sup>4/5</sup></td><td>—</td></tr><tr><td>2 ≤ f < 6 GHz</td><td>1,4 × 10<sup>2</sup></td><td>4,5 × 10<sup>-1</sup></td><td>—</td></tr><tr><td>6 ≤ f ≤ 300 GHz</td><td>1,4 × 10<sup>2</sup></td><td>4,5 × 10<sup>-1</sup></td><td>50</td></tr></tbody></table>

à comparer avec 10 000 W/m²
# Norme NF EN 55011 : exigences sur l'émission des équipements industriels, scientifiques et médicaux (réglementaire dans la cadre de la directive Compatibilité Electromagnétique n°2004/108/CE du 15/12/2004)

Alignée sur la norme internationale CISPR 11:2015 avec des modifications.

Le présent document s'applique aux appareils industriels, scientifiques et électromédicaux fonctionnant dans la plage de fréquences de 0 Hz à 400 GHz, ainsi qu'aux appareils domestiques et similaires conçus pour produire et/ou utiliser, dans un espace réduit, de l'énergie radioélectrique.

Le présent document couvre les exigences d'émission relatives aux perturbations radioélectriques dans la plage de fréquences de 9 kHz à 400 GHz.

## Limites d'émission:

* unrestricted in 2.4 – 2.5 GHz

* Entre 60 dBµV/m et 100 dBµV/m@ 3 m in the 1-18 GHz range

* de l'ordre de 0.001 V/m à 0.1 V/m maxi, à comparer avec nos 2000 V/m