Charges électrostatiques élevées : un risque de COVID-19

Texte de la présentation Repenser la résilience : charge excessive et contrôle des pathogènes, par le Dr Isaac Jamieson, architecte, docteur en science, chercheur et consultant fondateur de la firme Biosustainable Designs.

Une discussion sur les mesures spéciales pour réduire le risque de COVID-19. Voir la vidéo d'origine publiée le 28 mai 2020

La plupart des décideurs, concepteurs de bâtiments et professionnels de la santé sont souvent ignorants des effets que les potentiels (ou charges) électrostatiques excessifs peuvent avoir sur le bien-être des individus.

Limiter ces accumulations de charges peut aider à réduire l’incidence des chocs électrostatiques et la probabilité d’infections, de co-infections, de contamination de surface et d’inhalation de polluants.

Comparaison de la taille des polluants aériens

Les particules peuvent agir comme vecteur d’agents pathogènes et leur permettre de rester en suspension dans l’air pendant de longues périodes.

Les agents pathogènes peuvent être transportés par les gouttelettes respiratoires, les noyaux de gouttelettes et les contaminants de plus grande taille, y compris la poussière et les flocons de peau.

Pour vous aider à mieux imaginer la taille des différents polluants :

• La largeur moyenne d’un cheveu humain est d’environ 60 microns (µm)
• Les matières particulaires de 10 microns (µm) ou PM10 individuelles sont un sixième ou moins de cette largeur.
• Les particules PM2,5 (≤ 2,5 µm) sont au moins 24 fois plus étroites qu’un cheveu moyen.
• Les particules PM1.0 (≤ 1 µm de largeur) sont un 60^e, ou moins, d’une telle largeur de cheveu.
• Les particules de coronavirus individuelles ont généralement une largeur d’environ 0,125 µm, soit 8 fois plus petites qu’une particule de 1 micron de large.
• Les diamètres des particules de coronavirus sont en moyenne environ 480 fois inférieurs à ceux d’un cheveu humain moyen.
• La particule SARS-CoV-2 elle-même peut être jusqu’à mille fois plus petite que la largeur moyenne d’un cheveu humain.Charge excessive et contaminants submicroniques

La taille de la majorité des PM2,5 est sous un micron.

Une charge électrostatique excessive peut agir comme mécanisme majeur de transport et d’élimination des particules submicroniques (<1 µm) (McMurry et Rader 1985).

De nombreux agents pathogènes se trouvent dans cette gamme de tailles.

Des recherches récentes ont démontré que la toux, l’expiration et l’éternuement créent des nuages ​​de gaz turbulents qui emprisonnent et transportent en eux des grappes de gouttelettes contenant des agents pathogènes qui peuvent se déplacer entre 23 et 27 pieds (7-8 m) ». Les champs électriques peuvent influencer leur déposition sur le corps et leur inhalation.

Plus de 90 % des particules en suspension à l’intérieur sont submicroniques. Voici des exemples de leur gamme de tailles.

* également présents dans les particules de gouttelettes

La co-infection par d’autres agents pathogènes peut augmenter les risques de COVID-19 et de grippe.

Une bonne hygiène électromagnétique peut réduire les risques d’infection et de co-infection.

Charge et déposition de pathogènes

Une charge électrostatique excessive peut augmenter le dépôt localisé d’agents pathogènes en suspension dans l’air.

Allen (2005) a démontré que le dépôt de bactéries en suspension dans l’air est le plus important pour les surfaces qui possèdent la charge la plus élevée.

Nous proposons en outre que le dépôt viral peut augmenter davantage sur les surfaces à charge élevée.

Charge électrostatique dans les hôpitaux

La Commission électrotechnique internationale (CEI 2019) note que « les rapports de problèmes électrostatiques dans les établissements de santé sont en augmentation » et que « le rétablissement des contrôles électrostatiques au sein de l’infrastructure de santé devient une priorité ».

Les salles des hôpitaux et les personnes qui s’y retrouvent connaissent souvent des niveaux élevés de charges. Cela peut augmenter leur probabilité de contamination : une situation qui doit être résolue de toute urgence.

Charges excessives et contamination de la peau

La peau peut devenir très chargée dans de nombreux environnements quotidiens, augmentant ainsi la probabilité de dépôt de contaminants.

Walter Wedberg a évalué les effets de différents potentiels corporels sur le dépôt de contaminants de plus de 0,07 µm sur la peau humaine.

Il a trouvé qu’environ 100 particules/mm²/h se déposaient à des potentiels corporels de 0 kilovolts (kV).

• Environ 1 000 particules/mm²/h se sont déposées sous des potentiels corporels de ± 5-6 kV.
• Et des dépôts de plus de 10 000 particules/mm²/h ont été notés sous des champs plus importants.

Une exposition accrue à des contaminants submicroniques peut augmenter le risque de succomber d’une maladie.

Nous suggérons qu’une charge excessive peut également augmenter le dépôt de virus sur la peau et la probabilité d’infection.

Inhalation des flocons de peau

Environ de 6 000 à 50 000 flocons de peau d’une taille de 5 à 50 µm (5 000 à 50 000 nm) pénètrent dans les voies nasales par litre d’air inhalé (Settles 2005).

• Les flocons de peau humaine peuvent devenir très chargés.
• Les effets des champs électriques peuvent influencer à la fois le dépôt des flocons de peau et le dépôt de contaminants sur eux.

Il est proposé qu’il y ait un risque beaucoup plus élevé de contamination de ces flocons si le corps se trouve à un potentiel électrostatique élevé ou à proximité d’un émetteur à champ électrique élevé dans un endroit où il y a un risque accru d’infection par un pathogène.

Charge et rétention des particules dans les voies aériennes

Les recherches de Xi et al. (2014) démontrent comment la présence de charge électrostatique peut augmenter le dépôt de particules dans les voies respiratoires nasales-laryngées humaines. Ils ont évalué quatre situations différentes : la particule chargée de manière neutre; ayant une charge Boltzmann; une charge de saturation; et une charge élevée.

On voit clairement que le niveau de charge qu’elles détiennent influe sur leur probabilité de dépôt.

Il convient de noter que les particules du virus SARS-CoV-2 causant la COVID-19 sont dans la plage de tailles où les effets de charge peuvent s’appliquer, et que ces particules peuvent également être contenues dans des particules de gouttelettes :

• gouttelettes respiratoires d’un diamètre >5-10 μm;
• et les noyaux de gouttelettes de <5 μm de diamètre.

Il a également été démontré que les particules de SARS-CoV-2 peuvent être transportées sur d’autres matières particulaires.

En outre, nous suggérons qu’elles peuvent être déposées sur la peau humaine, et ensuite libérées sous forme de flocons de peau dont le niveau de charge peut avoir un impact sur la probabilité de dépôt du virus lorsqu’elles sont inhalées.

Il est important de noter, comme l’observent Wu & Zheng (2020), que « les tissus nasaux et buccaux peuvent être les premières cellules hôtes de l’infection COVID-2019 ».

Effets de la douche et de l’humidité de la peau sur les flocons et la libération de pathogènes

La réduction de la production de flocons cutanés réduit les risques d’infection par inhalation d’agents pathogènes initialement déposés sur la peau.

Des recherches ont montré que la libération de bactéries en suspension dans l’air par les humains peut augmenter considérablement de 10 à 45 minutes après la douche.

Heureusement, il a également été démontré que l’application d’une lotion pour la peau peu de temps après la douche peut réduire la libération de flocons de peau et d’agents pathogènes dans l’air.

En outre, l’utilisation de lotions pour la peau peut réduire la charge de friction créée entre la peau et les vêtements, contribuant ainsi à réduire les potentiels corporels et le nombre de contaminants en suspension attirés vers les individus, réduisant ainsi leur risque d’exposition.

Charge triboélectrique/de contact

La triboélectrification est une forme de charge électrostatique se produisant par séparation de charge. Cela peut être causé par un frottement de surface entre des objets.

À titre d’exemple, elle peut survenir à des degrés divers par le frottement de surface entre des objets tels que des chaussures et des revêtements de sol, des vêtements, des chaises, des tabliers en plastique, de la literie, des sacs en plastique et les surfaces contre lesquelles ils se frottent. Une charge particulièrement élevée peut se produire dans des conditions de faible humidité relative (<30 %) et lorsque les matériaux aux extrémités opposées d’une série triboélectrique sont séparés les uns des autres.

Un exemple de série triboélectrique est montré sur la gauche, avec des matériaux qui gagnent une charge plus positive montrés vers le sommet de cette série, et ceux qui gagnent une charge plus négative montrés vers sa base. Le coton est à peu près au milieu de la série illustrée.

Marche et charge triboélectrique/de contact

Dans un certain nombre de cultures, il est normal que les gens se promènent pieds nus ou en chaussettes à l’intérieur. Cela peut réduire leur accumulation de charge corporelle.

Les chaussures ont souvent des semelles isolantes en plastique ou en caoutchouc qui permettent une forte accumulation de charge de contact.

• Les semelles isolantes peuvent induire des potentiels corporels élevés.
• Le port de chaussures à semelles en cuir peut souvent contribuer à réduire la génération de charge.
• Des chaussures de sécurité à décharge électrostatique (ESD) sont également disponibles pour aider à réduire la charge.

Le type de chaussettes que vous portez est également important :

• Les chaussettes en coton génèrent moins de charge que les chaussettes en laine ou synthétiques.
• Idéalement, marchez pieds nus lorsque vous pouvez à l’intérieur.

Certains revêtements de sol peuvent également contribuer à générer une charge triboélectrique élevée à moins que des mesures proactives ne soient prises.

Charge trioélectrique/de contact en étant assis

Les individus peuvent souvent générer une charge élevée lorsqu’ils glissent hors d’un siège à la suite d’une charge par friction entre leurs vêtements et l’endroit où ils étaient assis.

Les sièges recouverts de coton sont moins susceptibles de gagner en charge par friction que de nombreux autres types de tissu. De plus, si vous le pouvez, essayez de porter des vêtements qui ne génèrent pas de charge facilement.

Des sièges à dissipation électrostatique (ESD) sont également disponibles et peuvent souvent comporter des revêtements en tissu spécialement conducteur ou en vinyle ESD pour aider à réduire l’accumulation de charge.

Des jets pulvérisés antistatiques ou des feuilles de sécheuse antistatiques peuvent également être utilisés pour aider à réduire l’accumulation de charges sur les sièges.

Les revêtements de meubles peuvent grandement contribuer à la génération de charges; résoudre ce problème peut aider à réduire les risques.

Vêtements et charges triboélectriques

Une charge particulièrement élevée peut se produire lorsque des matériaux aux extrémités opposées d’une série triboélectrique sont séparés les uns des autres.

Dans la figure représentée, les tensions corporelles de crête d’un sujet se levant d’un lit ont été mesurées par Holdstock et al.(2006), groupées par vêtement. À partir de ces travaux, on peut clairement voir comment un choix et une combinaison appropriés de matériaux peuvent aider à prévenir les charges excessives.

Les tissus que vous portez et avec lesquels vous entrez en contact peuvent faire une grande différence sur la quantité de charge générée par triboélectrification. Le coton est souvent un bon choix pour réduire la génération de charge. Des matériaux spécialisés, tels que certains de ceux évalués dans cette étude, sont également disponibles pour aider à atténuer la génération de charge excessive.

Évitez de porter des produits synthétiques comme l’acrylique, le nylon et le polyester si vous le pouvez, car ils génèrent souvent une charge élevée en raison du frottement.

Réduction de charge triboélectrique

Des traitements peuvent être utilisés pour réduire la génération de charge excessive dans les bâtiments et les véhicules.

• Le traitement peut réduire la génération de charge sur les surfaces poreuses et non poreuses.
• Certains sont même efficaces sous 15 % d’humidité relative (ACL Staticide 2002-2005, 2001-2003).
• Des jets pulvérisés antistatiques sont disponibles spécifiquement pour les vêtements, les cheveux et les animaux domestiques (Downy 2020, IGK 2020, Static Schmatic 2020).

Des recettes d’assouplisseurs entièrement naturels sont également disponibles.

Il est proposé que ces types de traitements pourraient être particulièrement utiles dans les endroits à risque et les zones où les gens se rassemblent. Le temps qui peut être nécessaire entre les retraits et leur efficacité variera selon le type d’approche utilisé.

Réduire la charge statique accumulée sur les cheveux

Le niveau d’humidité de vos cheveux peut influencer leur degré de charge. L’huile de coco peut être utilisée pour l’hydratation et pour aider à prévenir l’accumulation d’électricité statique. L’huile de coco et ses dérivés peuvent également agir comme agents antibactériens, antifongiques et antiviraux naturels. D’autres alternatives pour réduire la charge statique sont également disponibles.

Reste à déterminer si leur application topique pourrait être efficace pour inactiver le virus SARS-CoV-2 sur les surfaces cutanées et les flocons cutanés.

Réduire la charge statique sur vos mains

Plus la peau est sèche, plus elle a de chances de gagner en excès de charge susceptible d’attirer les agents pathogènes en suspension dans l’air.

Se laver et désinfecter correctement les mains permet d’éviter la propagation de l’infection. Faire cela régulièrement peut également assécher la peau (Gajanan 2020).

La peau sèche peut gagner en charge plus facilement que la peau hydratée. Des niveaux de charge plus élevés peuvent attirer plus de contaminants et augmenter les risques.

Hydrater vos mains immédiatement après le nettoyage peut aider à réduire la sécheresse cutanée, l’accumulation de charges et le dépôt d’agents pathogènes.

Réduire les niveaux de contaminants à l’intérieur

Nettoyez et désinfectez régulièrement les surfaces fréquemment touchées, notamment les claviers d’ordinateur, les bureaux, les tablettes, les téléphones intelligents, les mains courantes et les poignées de porte.

En particulier, les zones qui peuvent subir des niveaux de charge accrus peuvent souvent subir des niveaux accrus de dépôt d’agents pathogènes.

Gardez les pièces aussi propres que possible.

Évitez de balayer vite la poussière, car cela augmente les niveaux de contaminants dans l’air.

Évitez d’utiliser des aspirateurs à moins qu’ils ne soient dotés d’une filtration HEPA.

L’utilisation de chiffons et/ou de vadrouilles humides permet d’éviter la remise en suspension de la poussière.

Suivez les instructions du fabricant pour le nettoyage des appareils électroniques. Si aucune donnée n’est fournie, envisagez un nettoyage soigneux avec un chiffon doux et humide après le débranchement.

Évitez d’utiliser des nettoyants à base d’alcool sur les écrans et évitez de mettre de l’humidité dans les ouvertures.

Charges de friction générées par des actions quotidiennes selon le taux d’humidité relative

Les niveaux d’humidité peuvent grandement influencer le degré de charge généré, des champs électrostatiques plus élevés se produisant souvent lorsque l’humidité est faible.
Voici des mesures des potentiels électrostatiques générés pour une variété d’activités à la même température à des niveaux d’humidité élevés et faibles.

Potentiel électrostatique (en kilovolts) généré à différents pourcentages d’humidité relative (HR)

L’humidité relative est souvent faible en hiver et lorsque les systèmes de chauffage et ventilation sont utilisés, à moins que des précautions ne soient prises.

N’oubliez pas d’éviter de vous trainer les pieds lorsque vous marchez. Si vous le faites, des charges encore plus élevées que celles indiquées ici peuvent être créées en raison des degrés supplémentaires de friction créés.

Tension corporelle accumulée en marchant

En marchant, les gens peuvent accumuler une charge excessive en raison de la friction entre leurs chaussures et la surface sur laquelle ils marchent.

Une « tension corporelle en marche » élevée peut rester jusqu’à ce que la personne touche quelqu’un d’autre ou un objet. Lorsque ce contact est établi, une décharge électrostatique se produit.

Cela peut parfois créer un choc électrique (Giuliano & Long 2005). Typiquement, « de nombreuses personnes ne ressentent pas de choc dû à une décharge d’électricité statique inférieure à environ 2 000 à 4 000 V» (Université de Birmingham).

Effets de l’humidité sur les contaminants biologiques

Sterling et coll. (1985) a passé en revue les effets de différents niveaux d’humidité sur la viabilité d’un large éventail de contaminants biologiques, y compris les bactéries, les virus et les moisissures.

Ces travaux ont montré qu’il existait une zone optimale entre 40 et 60 % d’humidité relative où les effets indésirables possibles étaient les plus réduits.

Il a également indiqué qu’en général, les niveaux d’humidité très bas et très élevés devraient être évités.

Il a été suggéré qu’une humidité relative comprise entre 40 et 60 % peut aider à limiter la propagation et la survie du virus de la COVID-19. Le maintien de niveaux d’humidité dans cette plage réduirait également la probabilité d’infection par de nombreux autres agents pathogènes et les risques de co-infection pour ceux qui ont déjà une infection.

Niveaux d’humidité et taux de mortalité dus à une infection virale

Il a été démontré que de faibles niveaux d’humidité augmentent la probabilité que les animaux d’essai attrapent la grippe par rapport à ceux qui ont reçu des expositions à des niveaux d’humidité optimisés.

Kudo et coll. (2019) a également noté que : « Une exposition à une faible humidité altère l’élimination virale indépendamment des réponses immunitaires des cellules T. » Les cellules T sont une partie essentielle du système immunitaire, il est donc très logique de les aider à travailler plus efficacement.

Il a également été observé chez l’homme que la clairance mucociliaire (action combinée du mucus et des cils de la muqueuse respiratoire pour éliminer les particules étrangères) peut diminuer dans des conditions de faible humidité, ce qui incite encore davantage à optimiser les niveaux d’humidité.

Comment améliorer l’humidité si l’air est trop sec

L’amélioration des niveaux d’humidité peut réduire la charge électrostatique, la probabilité de dépôt d’agents pathogènes et la viabilité des agents pathogènes. Cela peut être fait de plusieurs manières.

Les humidificateurs peuvent être utilisés pour aider à améliorer les niveaux d’humidité lorsque l’air est trop sec. Les récipients à eau ouverts à large couvercle peuvent être placés en toute sécurité sur ou près des sources de chaleur, y compris les fenêtres ensoleillées, afin d’augmenter la libération d’humidité dans l’air.

Des humidificateurs en céramique à suspendre notamment des radiateurs peuvent également être utilisés.

En prenant un bain chaud, laissez les portes intérieures ouvertes pour aider à augmenter les niveaux d’humidité de la maison.

La cuisson sur une cuisinière et la préparation de boissons chaudes peuvent également contribuer à augmenter l’humidité.

L’ouverture du lave-vaisselle après utilisation pour sécher votre vaisselle à l’air peut également aider, tout comme le séchage à l’air des vêtements sur des supports à l’intérieur.

Les vaporisateurs d’eau peuvent également être utilisés pour l’humidification. Si vous les utilisez, vaporisez de l’eau dans l’air et non directement sur les surfaces et certainement pas sur les personnes.

Des fontaines intérieures peuvent également être utilisées.

N’oubliez pas d’éviter d’avoir une humidité trop élevée. Les hygromètres peuvent être achetés à un prix assez bas pour vous aider à connaître les niveaux d’humidité à l’intérieur afin que vous puissiez les ajuster en conséquence pour réduire vos risques.Les ions de l’air comme indicateur de qualité environnementale

Idéalement, les proportions de petits ions (de 1,6 nm et moins) dans l’air devraient correspondre aux niveaux obligatoires stipulés dans les directives russes SanPiN pour les zones informatiques (SanPiN 2003).

Niveaux d’ions bipolaires recommandés pour les postes de travail informatiques (SanPin 2003)

Des niveaux plus élevés de particules chargées peuvent souvent être trouvés là où coexistent des champs électriques élevés et de faibles niveaux de petits ions d’air (Jamieson et al. 2010). Un dépôt localisé accru de contaminants peut également se produire dans ces endroits.

L’ionisation bipolaire peut aider à réduire le dépôt de pathogènes lié à la charge électrostatique.

Excédent de charge et niveaux d’ions d’air comme indicateurs de risque

Cette illustration est une coupe transversale d’un bureau à domicile avec un poste de travail doté d’un écran d’ordinateur à tube cathodique.

Cette image montre les champs électrostatiques enregistrés à travers cette coupe. Les ordinateurs modernes créent des voltages inférieurs à ceux indiqués ici.

La présence de champs électriques élevés peut augmenter le risque, même dans les microenvironnements individuels des pièces, comme celui occupé par l’utilisateur de ce poste de travail.

Ce graphique montre les petites concentrations d’ions d’air négatifs dans cette pièce et comment elles peuvent être réduites considérablement dans les zones où il y a une charge excessive.

Nous proposons que des expositions plus élevées à des contaminants chargés dans les zones où il existe des niveaux réduits d’ions dans l’air peuvent augmenter le risque de COVID-19.

Il a déjà été rapporté par Wu et al. (2020) qu’une « légère augmentation de l’exposition à long terme aux PM2,5 entraîne une forte augmentation du taux de mortalité lié à la COVID-19 ».

Réduire les expositions aux champs électriques (en vous éloignant le plus possible des appareils et câbles électriques et en utilisant des câbles blindés) réduit les risques.

Cela inclut de débrancher les appareils non nécessaires, d’éviter le contact d’un câble non blindé et sous tension avec le cadre métallique d’un bureau et de mettre l’équipement électrique à la terre.

Les recherches de Krueger & Reed (1972) indiquent que les faibles niveaux d’ions dans l’air auxquels les animaux sont exposés peuvent influencer leur résilience aux infections virales.

Dans l’exemple montré à partir de leurs travaux, le jour de la mort a été enregistré pour les souris infectées par le virus de la grippe qui ont été maintenues sous différentes expositions aux petits ions atmosphériques. Une différence marquée a été observée dans les temps de survie entre les souris qui ont été maintenues sous de très faibles expositions aux ions de l’air, similaires à celles que l’on peut trouver dans certains endroits à l’intérieur où l’hygiène électromagnétique est mauvaise, et les souris recevant des niveaux d’ions dans l’air similaires à ceux qui peuvent souvent être trouvés dans un air non pollué.

Un taux de mortalité plus élevé a été observé en cas d’exposition inférieure aux ions d’air.

Les auteurs de cette étude ont observé que : « L’air appauvri en ions, un produit courant des conditions de vie en milieu urbain, augmentait considérablement le taux de mortalité. »  

Les niveaux d’ionisation bipolaire qui aident à prolonger la vie sont similaires à ceux recommandés dans les directives sanitaires russes.

• En résumé

• Des champs électriques élevés peuvent augmenter votre risque d’exposition aux polluants et microbes.

• Une charge excessive peut augmenter le dépôt d’agents pathogènes sur les surfaces à proximité, augmentant ainsi les risques d’infection.

• Elle peut également augmenter les dépôts sur votre peau et dans vos voies respiratoires.

Un certain nombre de choses peuvent aider à réduire votre risque d’exposition :

Portez des vêtements et des chaussures moins susceptibles de générer des charges; hydratez votre peau; appliquez des antistatiques; optimisez l’humidité et les niveaux de petits ions dans l’air (ni trop élevés ni trop bas!)

Évitez de brasser la poussière lors du nettoyage et vivez dans des zones à faible champ électrique.

Vous pouvez réduire vos propres risques et les risques des autres.

Pour en savoir davantage, lire l'article du Dr Jamieson 

Building health: The need for electromagnetic hygiene?