Le meilleur purificateur d'air pour les vapeurs d'imprimantes 3D et autres polluants

L'impression 3D recèle un potentiel incroyable pour la fabrication. À mesure que la technologie devient plus mature et que les prix baissent, il est désormais possible d'avoir des imprimantes 3D dans nos ateliers domestiques et nos salles de classe, ce qui permet à un plus grand nombre de personnes de faire de l'impression 3D un hobby, voire une entreprise.

Malheureusement, les imprimantes 3D peuvent également avoir un impact négatif sur la qualité de l'air intérieur en raison des vapeurs et autres polluants qu'elles émettent. Afin de déterminer quel purificateur d'air est le mieux adapté pour compenser les effets des imprimantes 3D, nous allons examiner les polluants émis par les imprimantes et les appareils qui sont bien adaptés pour éliminer ces polluants de l'air.

Dans un environnement industriel, il y a souvent des filtres et des systèmes de ventilation puissants pour maintenir une qualité de l'air ambiant adéquate, qui peut être mesurée par rapport aux normes de travail établies par l'État. Mais pour les utilisateurs d'imprimantes 3D à domicile ou à l'école, il n'y a rien de tout cela. Étant donné que cette technologie est relativement nouvelle, il existe peu de réglementations et personne ne procède à des inspections de votre atelier domestique pour s'assurer que les émissions de votre imprimante 3D sont conformes aux normes OSHA. Cela signifie que vous devez veiller à ce que la qualité de l'air dans votre maison reste sûre et saine. Une façon d'y parvenir est d'utiliser un purificateur d'air.

Les purificateurs d'air fonctionnent-ils contre les vapeurs et les particules émises par les imprimantes 3D ?

Les imprimantes 3D utilisent une variété de méthodes pour créer des formes tridimensionnelles, mais la plupart des imprimantes 3D disponibles dans le commerce pour les particuliers ou les petites entreprises utilisent une méthode appelée Molten Polymer Deposition (MPD). Ce processus est également appelé Fused Deposition Modeling (FDM). Les imprimantes MPD extrudent du plastique à travers une buse, le font fondre à des températures pouvant atteindre 320 °C et le déposent en fines couches qui sont construites pour former l'objet souhaité. Lorsque les plastiques sont chauffés à des températures aussi élevées, leurs composants commencent à se décomposer et sont libérés dans l'air sous forme de polluants et de vapeurs très fines. Un purificateur d'air devrait être en mesure de réduire ce type de polluants dans l'air.

Nous nous concentrerons ici sur l'impression MPD-3D. Les imprimantes MakerBot, très populaires, entrent dans cette catégorie. D'autres types d'imprimantes 3D produiront probablement d'autres types de polluants, mais presque toutes sont basées sur des poudres, des liants ou la fusion de matériaux de base, de sorte que les systèmes de purification de l'air devraient être envisagés quel que soit le type d'imprimante que vous utilisez.

Types de polluants dans les imprimantes 3D

En raison de leur grande diffusion, la plupart des tests de laboratoire ont été réalisés avec des imprimantes MPD-3D. Ces imprimantes produisent deux types de polluants : les composés organiques volatils (COV) et les particules ultrafines (PUF).

Vapeurs de plastique (COV)

Le plastique utilisé dans les imprimantes 3D est généralement soit de l'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), soit de l'acide polylactique (PLA). Ces deux plastiques émettent un certain nombre de COV à des températures aussi élevées, notamment du styrène, du formaldéhyde, du méthacrylate de méthyle et du cyanure d'hydrogène. Du monoxyde de carbone peut également se former. La bonne technologie de purification de l'air devrait tenir compte des COV, ce qui n'est pas le cas de toutes. Les filtres à air traditionnels, tels que les filtres HEPA ou les ionisateurs, ne sont conçus que pour les particules et non pour les gaz, et sont donc inefficaces contre le mélange nocif de COV émis pendant le processus d'impression 3D.

Le plastique ABS est potentiellement plus nocif, car il fond à une température plus élevée que le PLA, et un point de fusion plus élevé a tendance à provoquer la libération de composés plus toxiques (Stephens et al., 2013). Nous savons que les vapeurs de plastique en fusion sont toxiques pour les rats, les souris et d'autres mammifères (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994). En outre, de nombreux matériaux de base utilisés dans les imprimantes 3D contiennent des additifs destinés à leur conférer une couleur, une flexibilité, une conductivité électrique ou d'autres propriétés. Ces additifs peuvent libérer encore plus de composés organiques volatils (COV) toxiques dans l'air lorsqu'ils sont chauffés.

Plastiques et particules ultrafines

Les particules ultrafines (UFP), qui se forment lorsque les plastiques sont chauffés à des températures aussi élevées, constituent un autre problème. Comme les COV, ces particules sont des sous-produits des matières premières fondues. Ces particules peuvent avoir un diamètre inférieur à 0,1 micromètre et être facilement inhalées. On sait peu de choses sur les effets à long terme de l'inhalation d'UFP provenant d'imprimantes 3D, mais ce qui est sûr, c'est que l'accumulation d'UFP n'est pas bonne pour vous. En raison de leur taille extrêmement réduite, les filtres à air existants nécessitent une technologie spéciale pour gérer ces contaminants. Les filtres à air traditionnels peuvent généralement traiter des particules d'une certaine taille (ils promettent généralement d'être plus efficaces pour les particules d'une largeur de 0,3 micromètre), mais les UFP sont généralement plus petites.

Ces deux types d'impuretés font des imprimantes 3D un problème particulièrement délicat pour les purificateurs d'air, qui doivent être capables de gérer deux types d'impuretés différents : COV et UFP.

Quel type de purificateur d'air est le plus adapté pour lutter contre la pollution générée par les imprimantes 3D ?

Chaque technologie de purification de l'air a ses propres forces et faiblesses et tous les purificateurs d'air ne peuvent pas traiter à la fois les polluants particulaires et les composés organiques volatils.

HEPA - Les filtres HEPA sont conçus selon une norme spécifique pour éliminer 99,97 % des particules de 0,3 micromètre. Étant donné que les UFP des imprimantes 3D peuvent ne mesurer que 0,1 micromètre, un filtre HEPA ne peut pas les éliminer toutes de l'air. Cependant, ces minuscules particules ont tendance à s'accrocher les unes aux autres ou à d'autres particules dans l'air, ce qui les rend plus grosses. Des études ont montré que la concentration d'UFP dans la pièce était réduite de 98 % lorsque l'imprimante elle-même était placée dans un boîtier équipé d'un filtre HEPA. Un filtre HEPA peut donc contribuer à réduire la quantité de PAU dans la pièce, même s'il ne peut pas tous les éliminer. Cependant, les filtres HEPA n'éliminent pas les composés organiques volatils ou les odeurs de plastique brûlé.

Filtre à charbon - Les filtres à charbon utilisent du charbon actif pour éliminer les composés organiques volatils (COV) de l'air. Le charbon contient de nombreux endroits où les molécules de COV peuvent se fixer, comme une serrure qui s'insère dans le trou d'une serrure. Ce processus, appelé "adsorption", peut éliminer efficacement de l'air à la fois les composés organiques volatils et les odeurs. Le problème des purificateurs d'air au charbon est qu'ils perdent progressivement de leur efficacité à mesure que le charbon se "remplit" de molécules de COV. À un moment donné, non seulement le filtre ne fonctionne plus, mais il commence également à rejeter les mêmes composés toxiques dans l'air. Ils doivent donc être remplacés fréquemment. En outre, les filtres à charbon ne peuvent pas filtrer certains composés comme le monoxyde de carbone et d'autres types de gaz. Étant donné que les composés organiques volatils émis par les imprimantes 3D sont liés à la fusion du plastique, les filtres à charbon domestiques peuvent ne pas être aussi efficaces pour éliminer ces substances. Enfin, les filtres à charbon ne captent pas les polluants particulaires, y compris les UFP.

Générateur d'ozone - Les générateurs d'ozone ne sont pas seulement d'une efficacité limitée pour éliminer les gaz, ils produisent également de l'ozone nocif. Cela génère également des sous-produits toxiques et, comme le plastique de l'imprimante est chaud, l'air contient déjà des produits chimiques. En outre, les générateurs d'ozone n'éliminent pas les particules, de sorte que les PAU potentiellement dangereux ne sont pas affectés. En raison de ces facteurs, l'EPA déconseille l'utilisation de générateurs d'ozone dans les espaces fermés.

Ionisateur - Un ioniseur charge électriquement les particules qui le traversent, ce qui les agglutine et les élimine de l'air. Toutefois, ce procédé produit de l'ozone, ce qui signifie qu'ils présentent les mêmes inconvénients que les générateurs d'ozone. Les ioniseurs sont également inefficaces contre les COV, ils n'éliminent donc pas les sous-produits toxiques du plastique fondu des imprimantes 3D. Certains purificateurs d'air disposent d'une zone d'"ionisation" spéciale qui complète la technologie principale de l'appareil.

PCO - Les purificateurs d'air PCO prétendent pouvoir éliminer les composés organiques volatils de l'air à l'aide de réactions photochimiques. Toutefois, les sous-produits de ces réactions sont imprévisibles et peuvent être toxiques. En outre, les purificateurs d'air PCO émettent un peu d'ozone et ne sont pas efficaces contre les polluants particulaires.

Nos recommandations pour les substances nocives dans l'impression 3D

Un hybride de filtration carbone et HEPA - Alternativement, si votre situation personnelle ou votre budget le permettent, vous pouvez envisager une unité hybride avec un nombre suffisant de filtres carbone et HEPA, car cela peut aider à combattre les particules et les COV générés par les composés de l'imprimante 3D. Alors que les particules organiques ne sont pas détruites, les filtres HEPA capturent néanmoins les polluants. Notez que la couche de carbone doit être suffisamment lourde (par exemple, plus de 5 livres) pour absorber suffisamment les COV (les couches fines se saturent rapidement).

Autres possibilités d'améliorer la qualité de l'air lors de l'utilisation d'une imprimante 3D

L'étape la plus importante lors de l'utilisation d'une imprimante 3D est l'utilisation d'une ventilation adéquate. Étant donné qu'un processus d'impression 3D peut durer des heures, voire des jours, il faudra probablement plus qu'une fenêtre ouverte pour cela. Un ventilateur d'extraction approprié, qui aspire vers l'extérieur, permet d'évacuer les composés organiques volatils (COV) et les particules de la maison, et d'obtenir ainsi un air plus propre.

Les risques potentiels liés à l'utilisation d'imprimantes 3D étant de mieux en mieux compris, de nouveaux plastiques et matériaux de base produisant des COV et des UFP en quantités moindres sont développés. Le choix de matériaux de base à faibles émissions peut également améliorer la qualité de l'air à l'intérieur des bâtiments.

L'utilisation d'une imprimante 3D dans un boîtier équipé d'un filtre HEPA est une méthode éprouvée pour la rendre plus sûre. Cependant, très peu d'imprimantes 3D équipées d'un boîtier sont actuellement vendues. L'ajout d'un boîtier HEPA à votre atelier est un excellent moyen d'éviter de nombreux problèmes de qualité de l'air causés par les imprimantes 3D.

Alors que la technologie d'impression 3D devient de plus en plus disponible et abordable, nous comprenons de mieux en mieux son impact sur la qualité de l'air intérieur et sur notre santé. Si vous avez une imprimante 3D chez vous ou sur votre lieu de travail, il est donc important de prendre une décision éclairée lors du choix d'un purificateur d'air afin de maintenir un environnement intérieur sûr.