Comment les rayons UV permettent-ils de désinfecter vos appareils ?

 

Avec la crise sanitaire, de plus en plus de constructeurs proposent des solutions UV pour stériliser vos appareils électroniques et objets en tout genre. Mais comment fonctionne cette technologie et est-elle fiable ? C'est ce qu'on va voir dans ce dossier grâce, notamment, aux explications éclairées de deux chercheuses du CNRS.

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Les LEDs émettent des UV-C s’attaquant aux bactéries pour stériliser les smartphones // Source : Frandroid

Depuis quelques mois, on voit apparaître de plus en plus de boîtiers pour smartphones promettant monts et merveilles à qui les utilisera. L’idée derrière ces boîtes, aux apparences tout à fait classiques, est de « nettoyer », « stériliser », « éliminer » les bactéries de vos objets usuels, qu’il s’agisse de lunettes ou d’un smartphone.

Pour ce faire, les constructeurs indiquent avoir installé des systèmes de lampes UV à l’intérieur du boîtier. Parfois même, l’intégration de ces éclairages UV est partie prenante des fonctions proposées par un produit. C’est le cas par exemple sur les écouteurs Tone Free FN6 de LG, très bientôt testés sur Frandroid.

Mais comment fonctionnent ces boîtiers de stérilisation et sont-ils vraiment efficaces ? C’est ce sur quoi on va se pencher dans cet article.

Des rayons UV-C qui vont s’attaquer aux bactéries

Avant toute chose, il convient d’expliquer que les constructeurs ne communiquent quasiment jamais sur une élimination de l’ensemble des bactéries. Généralement, les marques indiquent que leurs dispositifs permettent une stérilisation qui va supprimer 99 ou 99,9 % des bactéries. Ce sont d’ailleurs généralement sur les bactéries les plus communes que communiquent les fabricants, qu’il s’agisse du E.coli ou du S.aureus dans le cas de LG par exemple. Si les virus peuvent également être détruits, c’est cependant plus compliqué. La plupart des constructeurs ne se risquent pas à communiquer sur une destruction du Sars-Cov-2, à l’origine du Covid-19 par exemple.

En laboratoire, le matériel peut être désinfecté aux lampes UV-C

En laboratoire, le matériel peut être désinfecté aux lampes UV-C // Source : Anna Shvets via Pexels

Pour comprendre le fonctionnement de ces boîtiers à ultraviolets, encore faut-il comprendre la nature des rayonnements ultraviolets (UV). Il s’agit d’ondes électromagnétiques d’une longueur comprise entre 100 et 400 nm, juste en dessous de la lumière visible. Il existe en fait trois types d’ondes ultraviolettes : les UV-A (315 à 400 nm), UV-B (280 à 315 nm) et UV-C (100 à 280 nm). Dans le cas de la stérilisation, ce sont particulièrement les UV-C, ceux les plus éloignés de la lumière visible, qui vont nous intéresser. Il faut dire qu’il s’agit des rayonnements ultraviolets les plus dangereux pour le vivant, puisqu’ils ont une longueur d’onde plus courte. « Les UV-C sont plus énergétiques donc ils font plus de dommage sur l’ADN de virus et c’est ce qui va permettre d’inactiver le virus », explique ainsi Géraldine Dantelle, chargée de recherches au CNRS.

Néanmoins, en milieu naturel, les UV-C sont filtrés en grande partie par l’atmosphère et n’ont pas d’incidence sur l’organisme. Dans un boîtier de stérilisation en revanche, on va compter sur cette dangerosité pour s’attaquer à la matière vivante, et donc aux bactéries. L’idée est alors d’émettre des UV-C pour attaquer l’ADN des germes et les rendre inopérants.

Des systèmes déjà utilisés en laboratoires

Ces systèmes de stérilisation sont connus et utilisés depuis des décennies pour éliminer les bactéries, que ce soit pour stériliser du matériel de laboratoire ou pour éliminer les bactéries dans l’eau courante depuis près d’un siècle. Néanmoins, les appareils lumineux étaient jusque là massifs, destinés à un usage professionnel et se présentaient sous la forme de lampes à pression de mercure. Avec de petits boîtiers à peine plus grands qu’un smartphone, ou des boîtiers d’écouteurs, on pourrait douter d’une efficacité similaire.

Le boîtier de stérilisation UV de Samsung

Le boîtier de stérilisation UV de Samsung // Source : Samsung

Néanmoins, chez LG ou chez Samsung, on communique sur une stérilisation en une dizaine de minutes seulement, avec des études réalisées en laboratoire pour appuyer ces dires, qu’il s’agisse de l’organisation TÜV SÜD dans le cas du premier ou du cabinet SGS-CSTC pour le second. Dans des laboratoires de recherche médicale, la stérilisation peut durer une trentaine de minutes. Néanmoins, selon Mireille Ansaldi, directrice de recherche au CNRS, « la charge infectieuse sur des écouteurs ou un smartphone ne va pas être énorme, donc 10 minutes suffisent sur ce type d’appareils. Sur des écouteurs ou des lunettes, il n’y a pas nécessairement de pathogènes ».

Le boîtier des LG Tone Free FN6 émet des UV-C pour détruire les bactéries

Le boîtier des LG Tone Free FN6 émet des UV-C pour détruire les bactéries // Source : Frandroid

Ces boîtiers sont par ailleurs équipés généralement de plusieurs LED UV afin de favoriser la réflexion des rayons UV-C. Concrètement, lorsque vous refermez le boîtier et que vous activez le mode nettoyage, le boîtier va ainsi émettre automatiquement des rayons UV-C. Certains, comme le modèle de Samsung, vont même permettre des fonctions accessoires comme la recharge sans-fil par la même occasion. Une fois le boîtier ouvert, le rayonnement s’arrête. Néanmoins, il peut s’afficher une lumière bleue. Pas de panique, il s’agit là d’une lumière purement décorative et non pas de rayonnements ultraviolets qui sont, par définition, invisibles à l’œil nu. « Afin d’émettre des rayonnements UV-C, les lampes ou LED doivent être équipées d’un filtre spécifique. Ce sont également des lampes à forte puissance. Pour avoir des effets, il faut une énergie suffisante, mesurée en joule/cm² », nous indique Mireille Ansaldi.

Des caractéristiques indispensables au fonctionnement des boîtiers

Néanmoins, là où la plupart des constructeurs pêchent dans leur communication sur les boîtiers UV, c’est du côté des caractéristiques. Ils sont nombreux à annoncer une élimination à 99 ou 99,9 % des bactéries, résultats — non publics — de laboratoires à l’appui. Néanmoins, peu sont les fabricants à donner l’ensemble des caractéristiques de ces lampes UV.

Du côté de Belkin, Samsung ou LG par exemple, impossible de connaître la puissance d’émission de ces lampes, pas plus que leur durée de vie ou la longueur d’onde émise. Pourtant, ces caractéristiques sont essentielles pour assurer une stérilisation efficace.

La longueur d’onde

Pour la longueur d’onde par exemple, les UV-C ont beau être compris entre 100 et 280 nm, toutes les valeurs ne se valent pas pour attaquer les bactéries. « La longueur d’onde qui permet la meilleure stérilisation est située entre 230 nm et 260 avec un pic à 260 nm : c’est la longueur d’onde la plus efficace », nous indique ainsi Mireille Ansaldi. Or, en se basant sur une fiche technique ou sur le site Internet des constructeurs, impossible de vérifier cette donnée. LG nous a tout de même indiqué la longueur d’onde émise sur le boîtier de stérilisation de ses écouteurs, à 275 nm, tandis que Belkin nous a communiqué une longueur d’onde de 270 à 280 nm pour les UV-C émis par son boîtier.

Il s’agit ainsi bien d’UV-C, mais ils se rapprochent des UV-B. Or, cela pourrait poser quelques problèmes d’efficacité, comme nous l’indique Géraldine Dantelle : « Plus on va vers les UV-B et A, plus l’énergie du rayonnement est faible, donc moins la charge énergétique va être grande ». Actuellement, la recherche s’oriente d’ailleurs vers des solutions UV-C allant en deçà des 254 nm proposés par les solutions actuelles : « Les LED en dessous de 250 nm ne sont pas encore commerciales. C’est une direction de recherche de proposer des LED avec une longueur UV-C plus profonde. Les UV-C plus profonds, en dessous de 250 nm, seraient moins dangereux pour les humains, parce qu’ils seraient bloqués par les cellules de la peau mortes ».

La puissance émise par cm²

Pour la puissance émise, mesurée en J/m², là aussi c’est silence radio sur les sites Internet des constructeurs. Pourtant, plus les ultraviolets émis vont l’être de manière puissante, plus la stérilisation sera efficace. On n’éclaire pas un stade entier avec un simple briquet.

La puissance des rayons UV-C pour détruire une bactérie va ainsi dépendre de la bactérie en question. Pour l’E.Coli, une exposition à une dose de 27 mJ/cm² permet ainsi 99,999 % des organismes. Dans l’ensemble, une dose inférieure à 100 mJ/cm² est ainsi suffisante pour détruire l’écrasante majorité des bactéries. Reste encore à connaître la dose émise par les ampoules des appareils. Pour LG, le boîtier UVNano de ses écouteurs émet ainsi une dose de 300 mJ/cm². Autant dire qu’il s’avère largement suffisant pour une stérilisation efficace.

Par ailleurs, un facteur important va être la taille du boîtier, et donc la proximité entre les LEDs émettant les UV-C et les bactéries, comme nous l’indique Géraldine Dantelle : « La dose dépend de la distance entre le produit et la lampe pour garder l’intensité. Les boîtiers étant petits, avec une lampe proche, la dose n’est pas négligeable. Plus la lampe est proche, plus la stérilisation est efficace ».

La durée de vie

La durée de vie de l’ampoule a également son importance, même s’il s’agit d’une LED, plus endurante qu’une batterie classique. « Sur du matériel de stérilisation UV en laboratoire, il faut changer la lampe régulièrement pour garder une efficacité et une puissance correctes. La puissance décroît au fur et à mesure de la durée de vie. La durée de vie est de quelques centaines d’heures pour une lampe UV », nous précise Mireille Ansaldi.

Sur un boîtier de stérilisation grand public équipé de LED, cette durée de vie n’est pas non plus illimitée, mais elle est bien supérieure. « Les lampes à UV-C classiques sont des lampes à pression de mercure qui ont une durée de vie limitée. L’intérêt des LED est leur durée de vie, bien plus importante, qui peut se compter en dizaines de milliers d’heures », indique pour sa part Géraldine Dantelle. Chez LG, on précise ainsi que le boîtier UVNano de ses écouteurs intègre des LEDs avec une durée de vie de 43 700 heures, tandis que Belkin indique que les LED de son boîtier ont une durée de vie de plus de 25 000 heures.

Un besoin de davantage de transparence de la part des constructeurs

Comme on l’a vu, les données les plus utiles pour vérifier l’efficacité d’un produit de stérilisation UV sont donc la dose émise, la longueur d’onde ou la durée de vie des LED. Or, si les constructeurs communiquent généralement sur un pourcentage de bactéries détruites, ou sur des résultats de laboratoires rarement publiés, ils sont très peu à communiquer sur les caractéristiques précises de ces appareils.

Pourtant, au même titre que la capacité d’une batterie de smartphone ou du GPU intégré dans un PC portable, il s’agit là d’une caractéristique essentielle de ces boîtiers de stérilisation. C’est au regard de ces données que les consommateurs pourront savoir si un boîtier s’avérera utile ou s’il ne s’agit que d’un simple gadget, tout juste bon pour éviter qu’un téléphone ne prenne la poussière à l’extérieur.

Si les constructeurs veulent prendre ce nouveau marché au sérieux, il faudra donc qu’ils communiquent de vraies données.

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