Filter Cubes : Nos purificateurs d’air extérieur contre la pollution
Le défi : l’air des villes est pollué.
Partout dans le monde, de nombreux citadins souffrent de la forte concentration de polluants présents dans l'air ambiant. Les sources de pollution comme le trafic routier et les installations industrielles provoquent de fortes concentrations de particules fines et de dioxyde d’azote (NO2). En Allemagne et dans d’autres pays, le dépassement des valeurs limites est une source constante de discussions. Dans les zones où la circulation automobile est dense ou dans lesquelles les émissions de gaz sont élevées et le renouvellement de l’air faible, le risque d’exposition est particulièrement élevé et les effets sur la santé nocifs.
C’est le cas par exemple des rues animées et des stations de métro bondées. Les personnes souffrant de maladies respiratoires, les personnes âgées ou les enfants ne devraient pas être exposés à de fortes concentrations de particules fines ou de dioxyde d’azote. Pour jouir d’une bonne qualité de vie, il est nécessaire de bénéficier d’un air pur. Il est important que les gens soient environnés d’un air pur dans les lieux où ils étudient, travaillent, font leurs courses ou passent leur temps libre.
Les cubes filtrants fournissent un air purifié dans les zones à risque de pollution.
Cubes filtrants
Le cube filtrant modulaire de MANN+HUMMEL aide à améliorer la qualité de l’air dans les endroits soumis à une forte pollution atmosphérique, comme les routes et les carrefours à forte circulation. Même dans les zones particulièrement sensibles comme les cours d'école, les aires de jeux ou les espaces de restauration, l'utilisation de cubes filtrants permet de réduire efficacement la présence de polluants atmosphériques. La technologie de cubes filtrant peut également être intégrée à des infrastructures existantes comme des arrêts de bus ou des panneaux publicitaires (voir Grille de filtre et Filtre carré).
Les cubes filtrants à usage décentralisé peuvent fixer plus de 80 % du dioxyde d'azote (NO2), de l'ozone (O3) et de la poussière fine contenus dans l'air ambiant aspiré. Au cœur de cette technologie se trouve un combi-filtre développé récemment doté d’une couche de filtre capable de retenir les particules fines. Grâce à la surface importante de ce média à base de charbon actif supplémentaire hautement poreux, le NO2 et le O3 sont adsorbés très efficacement à une chute de pression et à une consommation énergétique particulièrement faibles.
En fonction des exigences, l'utilisation d'un système modulaire permet d’installer plusieurs cubes filtrants les uns sur les autres pour former une colonne filtrante. Une colonne filtrante dotée de trois cubes filtrants permet de purifier 14 500 m3 d’air à l’heure. Les cubes filtrants sont équipés d'une architecture de systèmes mécatroniques intelligente. Les capteurs disponibles enregistrent les données atmosphériques et météorologiques ainsi que le niveau de pollution, et transfèrent les données sur un cloud. Le système de filtration s’auto-contrôle en fonction des conditions de fonctionnement et d'environnement, et économise ainsi des coûts d'énergie puisque le ventilateur ne fonctionne que lorsque cela est nécessaire.
Efficacité scientifiquement prouvée des cubes filtrants
L’efficacité des cubes filtrants MANN+HUMMEL avait déjà été prouvée scientifiquement en 2018, et a depuis été confirmée dans une étude conjointe avec le KIT (Institut de technologie de Karlsruhe). Dans le même temps, l'efficacité de l’installation de colonnes filtrantes sur une grande surface a été prouvée au moyen de tests menés sur le long terme à Neckartor, à Stuttgart, en Allemagne. Cette route principale très fréquentée a longtemps été l'un des endroits les plus pollués d'Allemagne à cause des poussières fines et des gaz nocifs. Le rapport final du projet pilote, préparé en consultation avec le ministère des Transports du Bade-Wurtemberg, contient davantage d’informations sur la procédure suivie et les tests mis en place.
Comparée à d'autres mesures contenues dans des plans de lutte contre la pollution de l'air des villes, l'installation d'un réseau de cubes filtrants s’est montrée plus efficace que la moyenne. Les actions comme la conversion du parc automobiles en véhicules électriques, le développement et la promotion de la circulation en vélo et des transports publics, les mises à jour logicielles et la gestion de la circulation ne permettent d’atteindre qu’à un très faible pourcentage à un chiffre en termes de réduction du dioxyde d'azote. Seule l’interdiction de circuler équivaudrait à peu près à l'efficacité des cubes filtrants, mais elle restreindrait sévèrement les livraisons et expéditions ainsi que la circulation des navetteurs ; en plus, elle éloignerait les consommateurs des centres-villes. Les cubes filtrants purifient l'air sans nuire à la circulation, ils sont économiques et protègent et les résidents et les passants.
Procédé exemplaire d’installation du cube filtrant
La première étape du projet est l'étude de la zone environnante, qui présente des niveaux particulièrement élevés de polluants. Nos experts font des calculs pour chacune des situations (espace ouvert sur une route très fréquentée, cour intérieure d'un centre d'affaires ou station de métro relativement close) et envisagent différentes mesures. Ils contrôlent là où la pollution due aux poussières fines et au NO2 est la plus élevée et comment les polluants se propagent dans l'air. Ils déterminent ensuite le nombre de cubes filtres nécessaires et décident du meilleur endroit où les installer dans la zone concernée. Au moyen d'une simulation, ces plans sont élaborés en interne puis contrôlés par un bureau d'études indépendant.
Un cube filtrant nécessite 1 m² d'espace et un accès à l'électricité. Selon l'emplacement et les exigences des clients, il sera possible d’inclure un socle et une connexion de données. Une fois l’aménagement de l'infrastructure sur site terminée, l'installation des systèmes peut commencer. Grâce à une architecture système intelligente, le cube filtrant s’auto-contrôle en fonction des conditions de fonctionnement et des conditions ambiantes. Mais l'opérateur peut également contrôler les appareils à l’aide d’une télécommande et entrer dans le système si nécessaire.
Téléchargements
Projets de référence
Foire aux questions (FAQ)
Informations générales
Les valeurs critiques pour les particules et le dioxyde d'azote sont dépassées dans de nombreuses villes allemandes, ce qui affecte la santé des citadins. MANN+HUMMEL a développé des Filter Cubes pour réduire la concentration de polluants dans les endroits où l'air est particulièrement pollué. Ils sont capables d'extraire 80 % des poussières fines et du dioxyde d'azote de l'air ambiant attiré, avec des besoins énergétiques très faibles.
Dans le cadre d'un projet pilote, les premières colonnes Filter Cube ont été installées au Neckartor de Stuttgart en novembre 2018 pour protéger les résidents et éviter les interdictions de circuler. Suite aux résultats positifs obtenus en matière de réduction de la pollution par les poussières fines, MANN+HUMMEL a équipé les constructions existantes de filtres combinés nouvellement développés en juillet 2019. Ceux-ci permettent de capter non seulement les particules de poussière fine, mais aussi le dioxyde d'azote présent dans l'air.
Grâce au projet pilote réussi au Neckartor, MANN+HUMMEL est la première entreprise qui a prouvé scientifiquement l'effet des Filter Cubes. Cette vérification a été réalisée en coopération avec l'Institut de technologie de Karlsruhe et l'Agence nationale de l'environnement du Bade-Wurtemberg.
Entre-temps, nous avons installé et mis en service 15 projets sur 3 continents et nettoyé 1.640.000m3 / heure d'air à l'extérieur. Pour mettre cela en perspective, c'est la quantité d'air nécessaire pour couvrir la demande en air de 3.420.000 personnes par heure.
Équipés de ventilateurs à haut rendement énergétique, les Filter Cubes attirent l'air ambiant. Cet air est filtré à l'aide de filtres à particules de poussière fine, éliminant les particules de poussière fine dangereuses de l'air ambiant attiré. Si les valeurs de dioxyde d'azote ou d'ozone sont également trop élevées, des filtres dits combinés sont utilisés. Ceux-ci comportent une couche filtrante très efficace pour les poussières fines combinée à une couche spéciale de charbon actif. Grâce à sa grande surface intérieure, le charbon actif très poreux est capable d'absorber très efficacement le NO2. Ce média filtrant combiné spécialement développé permet un débit d'air particulièrement élevé tout en consommant très peu d'énergie. L'air est ainsi purifié avec une très faible consommation d'énergie.
Une unité de commande permet de régler le fonctionnement des colonnes filtrantes en fonction des besoins et de réagir ainsi à la qualité actuelle de l'air. Des capteurs externes enregistrent les données relatives à l'air et à la météo, qui sont ensuite fusionnées et analysées dans un nuage.
Le rayon effectif d'une colonne est de 15 à 20 mètres. Pour obtenir un effet à l'échelle d'une zone dans un certain tronçon routier, il faut un réseau de plusieurs colonnes dont les rayons effectifs se chevauchent. Ainsi, un champ de filtration peut réduire de 10 à 30 % les polluants atmosphériques que sont les poussières fines et le dioxyde d'azote dans la zone concernée (par exemple, les sentiers pédestres).
Selon l'OMS, environ 4,2 millions de personnes meurent chaque année dans le monde à cause de la pollution de l'air extérieur. La principale cause est la poussière fine (particules), qui peut pénétrer profondément dans les poumons et provoquer des maladies (voir graphique à gauche : Quelles tailles de particules sont dangereuses pour notre organisme).
Le dioxyde d'azote aggrave les allergies, endommage les voies respiratoires et peut contribuer aux maladies cardiaques.
La pollution par les poussières fines est particulièrement importante à certains endroits des villes. Très souvent, ces émissions plus élevées se trouvent aux endroits où il y a le plus de monde. C'est le cas des grands carrefours routiers, des stations de métro, des arrêts de bus ou des passages souterrains. Les risques pour la santé à ces endroits sont particulièrement élevés.
Pour certains groupes, les risques liés aux polluants sont supérieurs à la moyenne. Les personnes souffrant de maladies respiratoires, les personnes âgées ou les enfants ne doivent pas être exposés à des concentrations accrues de poussières fines ou de dioxyde d'azote.
Un air pur est une condition essentielle à la qualité de vie. Partout où les gens étudient, travaillent, font des achats ou passent leur temps libre, ils veulent être entourés d'air pur. Personne ne veut être préoccupé par les valeurs de poussières fines.
Construction, coûts, électricité
Si seule la réduction des poussières fines de l'air ambiant est requise, on utilise des filtres à particules constitués d'un média en microfibres hautement développé. Aux carrefours où la charge en dioxyde d'azote est élevée, on utilise des filtres dits combi, qui comportent une couche spéciale de charbon actif en plus d'une couche filtrante très efficace pour les poussières fines. Cette couche sépare le NO2 de l'air ambiant par adsorption physique, liaison chimique et réduction catalytique.
Chaque installation de Filter Cube est unique, nous ne pouvons donc pas mentionner des prix standards. La conception (Filter Cube I, II, III) et le nombre de Filter Cubes dépendent de nombreux facteurs, tels que l'emplacement, la pollution, les conditions de vent, etc. Pour toute demande spécifique, veuillez contacter les personnes de contact figurant en bas de page. Ils vous fourniront des informations spécifiques à la description de votre projet.
La consommation d'énergie de nos Filter Cubes III est d'environ 1.500 W/h. C'est comparable à un aspirateur commercial, mais avec un débit d'air 100 fois supérieur.
Les colonnes de filtration nécessitent un raccordement électrique et ne peuvent pas fonctionner de manière autonome, par exemple avec des piles à combustible.
Le débit d'air d'une colonne Cube III est de 17.625 m3/h. Cela correspond à une pièce de la taille d'un terrain de football et d'une hauteur de deux mètres.
Un Filter Cube III pèse environ 1.000 kilogrammes.
Les colonnes de filtration mesurent 3,60 mètres de haut, ont une surface au sol inférieure à 1 m2 et sont composées de trois éléments empilés, les cubes. Les cubes individuels ont une longueur latérale de près d'un mètre.
Les filtres sont éliminés comme des déchets ménagers, conformément à la réglementation en vigueur. Il ne s'agit pas de déchets dangereux car la fine poussière liée au filtre n'est plus dangereuse pour la santé.
Nous voulons parvenir à réduire la pollution par les particules et le dioxyde d'azote aux endroits particulièrement pollués. Grâce à des technologies modernes de séparation et de catalyse, les usines d'incinération des déchets en Allemagne capturent les polluants dangereux tels que le dioxyde d'azote et les particules à grande échelle industrielle, conformément aux réglementations environnementales. Ce qui reste à la fin, ce sont des cendres qui peuvent être déposées dans des décharges.
Effet et preuves
Le rayon effectif d'une colonne est de 15 à 20 mètres. Pour obtenir un effet à l'échelle d'une zone dans un certain tronçon routier, nous avons besoin d'un réseau de plusieurs colonnes dont les rayons effectifs se chevauchent. Ainsi, un champ de filtration peut réduire de 10 à 30 % les polluants atmosphériques que sont les poussières fines et le NO2 dans la zone concernée (par exemple, les sentiers pédestres).
Grâce au projet pilote mené au Neckartor de Stuttgart, MANN+HUMMEL est la première entreprise à avoir pu prouver scientifiquement cet effet en coopération avec le KIT et la LUBW.
Résidents et politique
En fonction de la zone d'installation, différentes exigences s'appliquent en matière de protection contre le bruit. Celles-ci sont définies dans une instruction technique nationale pour la protection contre le bruit (TA-Lärm). Nos cubes filtrants sont conformes à la TA bruit.
En fonction de leur emplacement et de la proximité de bâtiments d'habitation, les filtres individuels sont régulés à la hausse ou à la baisse conformément aux exigences légales.
Nous utilisons également la technologie pour l'isolation acoustique. Nous bénéficions de notre laboratoire d'acoustique et de notre expertise en matière de conception sonore, que nous avons acquise dans l'industrie automobile.
Les stations de mesure sont installées là où l'exposition aux polluants atmosphériques est particulièrement élevée. Le risque pour la santé des résidents, des piétons et des usagers de la route est donc élevé à ces endroits. Les Filter Cubes de MANN+HUMMEL améliorent la qualité de l'air le long des tronçons de route où ils sont positionnés. Il n'y a pas d'influence spécifique et ponctuelle sur les points de mesure.
Les colonnes filtrantes MANN+HUMMEL font partie d'une solution globale visant à améliorer la qualité de l'air dans les villes concernées. Avec d'autres mesures ancrées dans leurs plans de lutte contre la pollution de l'air, nos colonnes peuvent offrir une protection efficace contre les particules et l'oxyde d'azote aux endroits particulièrement pollués.
Autres domaines d’application
Dans les lieux où les niveaux d'émission sont élevés et le renouvellement de l'air faible, comme les stations de métro, la santé humaine est particulièrement menacée. Dans les arrêts de bus ou les gares, les gens sont exposés à un air temporairement pollué. Ici aussi, notre technologie pourrait être utilisée pour améliorer l'air et ainsi protéger la santé des passants. Plusieurs projets Filter Cube sont en cours de planification et de réalisation. En outre, nos développeurs travaillent sur d'autres applications pour les aires de restauration, les halls d'hôtel, les halls d'aéroport et les sites sportifs, entre autres, et sur l'intégration de la technologie dans les infrastructures existantes.
L’ensemble de notre portefeuille pour une meilleure qualité de l’air dans les villes
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