Surveillance du formaldéhyde

Le formaldéhyde (CH2O), également connu sous le nom de méthanal, est un gaz incolore avec une forte odeur perceptible (odeur âcre semblable à celle des cornichons) que l'on trouve à l'intérieur et à l'extérieur. Il est émis par les émissions de presque tous les hydrocarbures organiques volatils. Il est couramment utilisé dans les industries pour fabriquer des matériaux de construction, des meubles et des produits ménagers. Mais en ce qui concerne l'environnement et notre santé, le formaldéhyde peut être une réelle préoccupation. À l'intérieur, il est souvent libéré par des objets comme des meubles en bois pressé, des peintures et des adhésifs, ce qui peut diminuer la qualité de l'air dans les maisons, les écoles et les lieux de travail.

Le formaldéhyde ne disparaît pas simplement dans l'environnement. Il est libéré par des processus naturels, des réactions impliquant des composés organiques volatils dans l'air, et la combustion de combustibles ou de biomasse. Cela affecte l'air que nous respirons, que nous soyons en ville ou à la campagne. Bien qu'il ne semble pas nuisible au départ, même une faible exposition au fil du temps peut causer des problèmes tels que des irritations des yeux, du nez et de la gorge, et dans des cas plus graves, cela peut entraîner des problèmes respiratoires ou même le cancer. Utiliser des détecteurs de formaldéhyde est une solution viable pour fournir un avertissement adéquat d'une exposition dangereuse. Cet article couvre des informations sur le formaldéhyde, ses sources dans l'air ambiant, les niveaux permis, l'impact sur la santé et l'environnement, les mesures correctives possibles, le besoin de détecteurs de formaldéhyde, et les différentes méthodes de surveillance du CH2O.

Le formaldéhyde est le plus simple des aldéhydes. Il est composé d'hydrogène, de carbone et d'oxygène et a la formule CH2O (ou H−CHO). Le formaldéhyde appartient à un large groupe de substances appelées composés organiques volatils, qui, à des températures normales, s'évaporent et se transforment en formes gazeuses. Sa forme gazeuse pure polymérise spontanément en paraformaldéhyde ; c'est pourquoi il est généralement stocké sous forme liquide, de formol.

L'Organisation mondiale de la santé (OMS) a classé le formaldéhyde (CH2O) comme un groupe 1cancérogène humain en 2004. La Commission européenne a classé le formaldéhyde comme un cancérogène 1B et un mutagène en 2014. Le formaldéhyde est produit par des processus naturels et a été synthétisé pour la première fois en 1867 ; sa production mondiale annuelle dépasse actuellement 30 millions de tonnes. {Réf. Les niveaux de formaldéhyde à l'extérieur ont un impact significatif sur les concentrations de formaldéhyde à l'intérieur, Building and Environment, Volume 158, juillet 2019, pp. 145-150}

Les principales propriétés chimiques et physiques du CH2O sont les suivantes : 

• Poids moléculaire / masse molaire = 30,03 g/mol
• Densité de vapeur relative = 1,03–1,07 (air = 1)
• Densité = 815 kg/m³
• Point de fusion = −92 °C et point d'ébullition = −19,1 °C. 
• Soluble dans l'eau (environ 400 g/l à 20 °C), l'éthanol, le chloroforme, et miscible avec l'acétone, le benzène et l'éther diéthylique.

Le formaldéhyde se dissout facilement dans l'eau (appelé formol) mais ne dure pas longtemps. Le formol est couramment utilisé comme désinfectant industriel et conservateur dans les maisons de funérailles et les laboratoires médicaux. Lorsqu'un objet émet du formaldéhyde, il est libéré dans l'air par un processus appelé désorption. Le gaz formaldéhyde se décompose rapidement dans l'air, généralement en quelques heures.

Le formaldéhyde est le plus commun des aldéhydes dans l'environnement. La concentration de fond naturel est < 1 µg/m3 avec une moyenne d'environ 0,5 µg/m3.Réf- Formaldéhyde. Dans : Poussière de bois et formaldéhyde. Lyon, Agence internationale de recherche sur le cancer, 1995, pp. 217–362.]

Étant un produit chimique trace ubiquitaire dans l'atmosphère ambiante, le formaldéhyde (CH2O) joue un rôle important dans la photochimie atmosphérique car il réagit rapidement dans l'atmosphère, et sa photolyse fournit de nouveaux radicaux hydroxyles (OH) et hydroperoxyles (HO2). Le CH2O peut également influencer les aérosols organiques secondaires (SOA) en fournissant des radicaux qui augmentent l'oxydation en phase gazeuse des hydrocarbures et augmentent le matériau organique actif en surface. Lorsqu'il est produit dans l'atmosphère par l'action de la lumière du soleil et de l'oxygène sur le méthane atmosphérique et d'autres hydrocarbures, il fait partie du smog. Le formaldéhyde ne s'accumule pas dans l'environnement car il se décompose en quelques heures sous l'effet de la lumière du soleil ou de bactéries dans le sol ou l'eau.

Source naturelle

Le formaldéhyde se trouve naturellement dans l'environnement. Il est produit dans l'atmosphère à partir des émissions de presque tous les hydrocarbures organiques volatils. Il est également produit lors de la décomposition de la matière végétale dans le sol et des processus chimiques normaux dans la plupart des organismes vivants. C'est aussi un produit de combustion présent dans la fumée de tabac. Les humains et la plupart des autres organismes vivants produisent de petites quantités dans le cadre des processus métaboliques normaux.

De plus, le formaldéhyde est un sous-produit de tous les processus de combustion, y compris la cuisine, les gaz d'échappement des véhicules et les incendies de forêt. Les bananes, les pommes, les carottes et d'autres fruits et légumes contiennent tous naturellement de faibles quantités de formaldéhyde.

Le saviez-vous ? Le formaldéhyde se trouve naturellement dans de nombreux produits alimentaires, avec des niveaux variant largement. Par exemple, le lait contient environ 0,1-0,3 mg/kg, tandis que certaines espèces de poissons peuvent avoir plus de 200 mg/kg. De nombreux fruits produisent également du formaldéhyde naturellement, y compris les bananes (16,3 mg/kg), les poires (38,7 mg/kg), les raisins (22,4 mg/kg) et les pommes (22,3 mg/kg).

Sources anthropogéniques

La combustion incomplète ( centrales électriques, incinération, etc.) et d'autres processus d'oxydation de molécules organiques à chaîne plus longue, telles que le méthane et les composés organiques volatils (COV), peuvent également produire du formaldéhyde. Le tabagisme produit également du formaldéhyde.

La photo-oxydation du méthane dans l'environnement produit du formaldéhyde, qui est présent en traces dans l'atmosphère, soit environ une partie par milliard. Le formaldéhyde est couramment utilisé dans les matériaux de construction, l'isolation, les colles, les tissus à repassage permanent, les peintures, les laques et d'autres revêtements. Il est également présent dans des produits en bois composite qui incorporent des résines contenant du formaldéhyde.

Les produits de soins personnels contenant du formaldéhyde, tels que les gels douche, les vernis à ongles, les shampoings, les savons et les produits capillaires, émettent également du formaldéhyde dans l'atmosphère. De plus, de nombreux autres biens de consommation libèrent des composés organiques volatils (COV), qui se combinent avec l'ozone atmosphérique pour former du formaldéhyde.

Étiez-vous au courant ? Les humains produisent naturellement environ 1,5 once de formaldéhyde par jour dans le cadre de leur métabolisme normal. Nous inhalons également environ 0,0007 once lorsqu'exposés à des niveaux correspondant aux directives de qualité de l'air intérieur de l'Organisation mondiale de la santé (OMS). Une fois inhalé, le formaldéhyde se décompose rapidement en dioxyde de carbone et est exhalé.

Les limites d'exposition admissibles du CH2O en termes d'exposition professionnelle continue sont les suivantes :

Les limites d'exposition ci-dessus ne concernent que les niveaux d'air. Lorsque le contact cutané se produit également, vous pourriez être surexposé, même si les niveaux d'air sont inférieurs aux limites énoncées ci-dessus.

La Limite d'Exposition Permissible (PEL) définie par l'OSHA (Administration de la Sécurité et de la Santé au Travail) définit la concentration maximale de CH2O à laquelle un travailleur non protégé peut être exposé. La PEL peut faire référence à une moyenne pondérée sur huit heures (TWA), à une limite d'exposition à court terme de 15 minutes (STEL), ou à une concentration de limite de plafond (CL) instantanée qui ne peut être dépassée pendant aucune période de temps. De même, la Limite d'Exposition Recommandée (REL) est la limite d'exposition professionnelle recommandée par le NIOSH (Institut National pour la Sécurité et la Santé au Travail), et les TLVs (c'est-à-dire, valeurs limites seuil) sont les directives d'exposition données par l'ACGIH (Conférence Américaine des Hygiénistes Industriels Gouvernementaux).

Impact sur la santé

Le formaldéhyde cause le cancer. Des preuves montrent que le formaldéhyde peut causer un cancer rare du nasopharynx, qui est la partie supérieure de la gorge derrière le nez.

Le formaldéhyde provoque des irritations des yeux, de la gorge et du nez. De faibles concentrations de formaldéhyde peuvent causer ces irritations. D'autres effets secondaires à court terme incluent des difficultés respiratoires, des maux de tête, des nez qui coulent et des nausées. Des sifflements, des épisodes d'asthme et d'autres problèmes respiratoires peuvent survenir après une exposition.

À des concentrations élevées, le formaldéhyde peut causer des dommages sévères aux yeux et aux voies respiratoires. De plus, certaines personnes sont plus sensibles aux produits chimiques tels que le formaldéhyde et peuvent ressentir des symptômes plus tôt que d'autres.

Environnement

Le formaldéhyde cause également des effets nocifs sur l'environnement et la biodiversité.

• Sur la qualité de l'air : C'est une molécule organique volatile (COV) qui se combine avec des processus photochimiques pour générer de l'ozone troposphérique, ou du smog, qui nuit à la santé humaine.
• Sur l'eau et les sols : Le formaldéhyde peut être transporté par l'eau et se retrouver dans des lacs, des rivières et des sols, où il peut avoir un impact négatif sur les écosystèmes terrestres et aquatiques.
• Sur la biodiversité : Une surexposition aux émissions de formaldéhyde peut nuire à la biodiversité en perturbant les écosystèmes et les habitats naturels (par exemple, ralentir la croissance des arbres ou provoquer des hémorragies dans les poumons des oiseaux).
• Sur le changement climatique : Le formaldéhyde ne cause pas directement le changement climatique, mais il peut le faire indirectement en interagissant avec d'autres gaz dans l'atmosphère pour créer des composés qui le font.

L'action principale consiste à surveiller le formaldéhyde, c'est-à-dire à mesurer les concentrations de CH2O auxquelles vous êtes exposé. Il est essentiel d'agir pour réduire l'exposition au formaldéhyde et minimiser les émissions. Voici quelques façons de vous protéger et d'aider à réduire l'impact environnemental du formaldéhyde :

Dans une entreprise :

• Respectez les règles de sécurité : Si vous travaillez dans un lieu où le formaldéhyde est utilisé, assurez-vous de suivre les protocoles de sécurité, de porter un équipement de protection approprié et de travailler dans un endroit bien ventilé.
• Substituez le formaldéhyde : Dans la mesure du possible, envisagez des alternatives plus sûres au formaldéhyde dans les processus industriels.
• Mettez en œuvre des stratégies de réduction des émissions : Utilisez des dispositifs de surveillance environnementale et des techniques de contrôle pour réduire les émissions de formaldéhyde dans l'air.

Dans la maison

• Aérez régulièrement : Maintenez une ventilation intérieure adéquate pour abaisser les niveaux de formaldéhyde dans l'air.
• Évitez les produits contenant du formaldéhyde : Lorsque vous achetez des meubles ou des produits de consommation, recherchez des produits certifiés "faible en formaldéhyde" ou "sans ajout de formaldéhyde".
• Le tabagisme et le vapotage à l'intérieur sont strictement interdits : Éviter de fumer et de vapoter à l'intérieur peut aider à limiter l'exposition au formaldéhyde. En plus du formaldéhyde, la fumée secondaire contient divers autres composés qui nuisent à la santé.
• Avant de porter des vêtements à pressage permanent, lavez-les. Le formaldéhyde est utilisé dans la fabrication de tissus spécialisés.

Différentes principes de fonctionnement pour le suivi du formaldéhyde dans l'environnement ambiant sont la spectrométrie de masse à réaction de transfert de protons (PTR-MS), les semi-conducteurs, et l'électrochimie.

Spectrométrie de masse à réaction de transfert de protons (PTR-MS) - Cette méthode de surveillance du formaldéhyde utilise des réactions de transfert de protons avec des ions H3O+ (hydronium) pour ioniser les molécules de formaldéhyde atmosphérique et la détection par spectrométrie de masse des ions produits pour savoir la concentration de CH2O. Basé sur ce principe, le moniteur de formaldéhyde se compose d'une source d'ions externe, d'un tube de dérive, et d'un système de détection par analyse de masse.

La chimie du transfert de protons se produit dans un réacteur à tube de dérive, ce qui augmente l'énergie cinétique des ions et limite efficacement la formation d'ions de cluster avec les abondantes molécules d'eau dans l'air ambiant. Cela simplifie à la fois la chimie du transfert de protons et l'interprétation des spectres de masse. L'exothermicité des réactions de transfert de protons est suffisamment basse pour que l'étendue de la fragmentation des ions produits soit limitée, et les masses des ions produits peuvent être utilisées comme identifiant unique pour détecter la concentration de formaldéhyde. Cependant, l'affinité protonique légèrement plus élevée du formaldéhyde que celle de l'eau conduit à une sensibilité faible et fortement dépendante de l'humidité du formaldéhyde dans de tels moniteurs de formaldéhyde.

Semi-conducteur - Lorsqu'un moniteur de formaldéhyde basé sur un semi-conducteur à oxydes métalliques est exposé à l'échantillon d'air, les molécules de CH2O réagissent sur la surface de l'oxyde métallique du capteur et se dissocient en ions chargés, modifiant la résistance du film. Cette interaction est mesurée comme un signal et est convertie en concentration de gaz. Cependant, la consommation d'énergie de tels moniteurs de formaldéhyde est plus élevée que celle d'autres moniteurs.

Électrochimique - Les moniteurs de CH2O fonctionnant selon le principe électrochimique fonctionnent sur la diffusion du gaz formaldéhyde dans le capteur, ce qui entraîne la production de signaux électriques proportionnels à la concentration de CH2O. Cela permet une mesure précise même des faibles concentrations de CH2O, ce qui est essentiel dans le suivi du formaldéhyde dans l'air ambiant.

[Source : https://docs.smartcitizen.me/Components/sensors/Electrochemical%20Sensors/]

Oizom fournit une gamme de modules de capteurs de formaldéhyde (CH2O) pour surveiller les niveaux variables de CH2O en fonction de vos besoins. Nos capteurs mesurent avec précision le CH2O dans des conditions ambiantes, détectant des concentrations en ppb/ppm. Ce capteur surveille le formaldéhyde en temps réel. Ce capteur est intégré dans un boîtier en métal et des électroniques de support à faible bruit, ce qui le rend compact et fiable. Cela permet une détection précise des gaz même à des concentrations très faibles dans l'atmosphère. Ce capteur fonctionne selon le principe de fonctionnement électrochimique pour mesurer la qualité de l'air environnemental.

Ce capteur subit une calibration à l'aide de gaz et d'outils standardisés pour garantir une haute sensibilité et précision. Chaque capteur de gaz est calibré avec des vérifications de zéro et d'étendue dans un laboratoire contrôlé, conformément à la section 12.2 du Manuel d'Assurance Qualité de l'EPA des États-Unis pour les Systèmes de Mesure de la Pollution de l'Air Volume II. La calibration est effectuée à l'aide de normes de gaz traçables au NIST pour des performances fiables.

Le module de capteur de CH2O est intégré dans des systèmes de surveillance des odeurs et de la qualité de l'air comme AQBot et Odosense. Par conséquent, ce module est idéal pour des applications telles que les hôpitaux, les établissements médicaux, les industries et la fabrication de produits en bois tels que des meubles, résine, engrais, pesticides et raffinage du pétrole.

1. Compact : Nos capteurs sont petits et faciles à installer, parfaits pour une utilisation dans n'importe quel espace, ce qui les rend idéaux pour la surveillance portable de la qualité de l'air. Les capteurs CH2O sont pré-calibrés et peuvent être rapidement remplacés en quelques minutes en retirant et en remplaçant l'ancien capteur par un nouveau.
2. Durable : Le capteur CH2O a une longue durée de vie de presque deux ans.
3. Efficacité énergétique : Il n'est pas nécessaire de s'inquiéter de la consommation d'énergie car nos capteurs sont non seulement précis mais aussi écoénergétiques. Alimentés par seulement 3,3 à 5V pour des performances fiables et efficaces !
4. Technologie de capteur interne : Oizom applique des algorithmes avancés de traitement des données pour compenser les effets de la température et de l'humidité sur la sortie du capteur. L'algorithme est conçu pour se mettre à jour automatiquement en fonction des conditions météorologiques et des changements saisonniers, éliminant leur influence sur la performance du capteur. Les algorithmes avancés compensent également l'effet des gaz croisés sensibles.
5. Électronique à ultra faible bruit : La conception du module de capteur est cruciale pour des mesures précises. Chaque capteur est logé dans un boîtier en métal avec une électronique à ultra faible bruit et un circuit imprimé de base. Le boîtier en métal protège le capteur et l'électronique des interférences électromagnétiques, empêchant ainsi les lectures fausses.
6. Conforme RoHS : Nos capteurs respectent les critères RoHS pour la restriction des substances dangereuses dans les dispositifs électriques et électroniques.

• Le formaldéhyde est un gaz incolore avec une forte odeur piquante ressemblant à celle du cornichon qui réagit facilement dans l'atmosphère pour former d'autres composés ou se décompose dans le sol et l'eau dans les jours suivant son émission.
• Pensez à tout changement récent dans votre maison, comme l'ajout de nouveaux articles en bois reconstitué tels que des armoires, des revêtements de sol ou des meubles, ou l'utilisation de revêtements ou de finitions sur les sols ou d'autres surfaces.
• En contact direct avec des solutions liquides, le formaldéhyde peut provoquer des allergies, des inconforts respiratoires ou oculaires, et des irritations cutanées. Une concentration de 30 mg/m³ représente un risque mortel.
• Une exposition prolongée au CH2O peut rapidement altérer le sens de l'odorat d'une personne, rendant l'odeur de formaldéhyde un indicateur peu fiable de sa présence. Ainsi, d'autres moyens, comme l'utilisation de moniteurs de formaldéhyde, sont viables pour fournir un avertissement adéquat en cas d'exposition dangereuse.
• C'est l'un des COV les plus courants trouvés dans l'air ambiant. La surveillance en temps réel des niveaux de CH2O aide à déterminer leur source et à formuler un plan d'action pour contrôler les émissions de formaldéhyde.
• Les législateurs, les régulateurs et les entreprises ont réalisé des progrès majeurs au cours des dernières décennies pour réduire les émissions de formaldéhyde des produits en bois composite.