La pandémie actuelle a attiré l’attention sur l’importance d’un air intérieur sain et pourrait donner lieu à des améliorations durables de l’air que nous respirons.
En Belgique, les clubs de danse et autres espaces intérieurs afficheront bientôt des informations sur la qualité de l’air.Crédit : Christophe Ketels/AlamyEn Belgique, les bars pourraient compter parmi les endroits les plus sains pour prendre un verre à partir de juillet. En effet, une nouvelle loi entrera en vigueur à cette date, obligeant les lieux publics à respecter les objectifs en matière de qualité de l’air et à afficher des mesures en temps réel des concentrations de dioxyde de carbone, un indicateur de la quantité d’air pur acheminée par les canalisations.
En Belgique, les consommateurs obtiendront encore plus d’informations en 2025, lorsque les salles de sport, les restaurants et les espaces de travail intérieurs devront tous afficher des indices de qualité de l’air délivrés par un système de certification. En cas de pandémie, le système d’évaluation belge pourrait déterminer si un lieu doit être fermé ou non.
La loi, promulguée en juillet 2022, est la plus audacieuse d’une série de mesures prises par les pays à la suite de la pandémie de COVID-19 pour rendre les espaces intérieurs plus sûrs face aux maladies infectieuses causées par des virus tels que le SRAS-CoV-2 et la grippe.
En mars 2022, le gouvernement américain a lancé le Clean Air in Buildings Challenge pour inciter les propriétaires et les exploitants de bâtiments à améliorer la ventilation et la qualité de l’air intérieur. En octobre de l’année dernière, l’État de Californie a adopté une loi exigeant que tous les bâtiments scolaires fournissent un air intérieur propre. En décembre, la Maison Blanche a annoncé que tous les bâtiments fédéraux – quelque 1 500 au total – répondraient à des exigences minimales en matière de sécurité de l’air. Toujours en décembre, l’American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) – un organisme de l’industrie de la construction dont les recommandations sont adoptées par les codes locaux de la construction aux États-Unis et ailleurs – a annoncé qu’elle élaborerait des normes prenant en compte le risque d’infection d’ici à juin 2023.Les méfaits cachés de la pollution de l’air intérieur – cinq étapes pour les dénoncer
En juin dernier, les principaux organismes d’ingénierie du Royaume-Uni ont publié un rapport, commandé par le gouvernement, qui préconise l’adoption de réglementations applicables en matière d’assainissement de l’air afin de rendre les bâtiments sûrs tout au long de leur durée de vie (voir go.nature.com/3kgsmjt). D’autres pays prennent également des mesures, par exemple en installant des moniteurs de qualité de l’air dans les salles de classe.
Les spécialistes de la qualité de l’air intérieur sont encouragés par la perspective que la pandémie pourrait apporter des améliorations durables à l’air que nous respirons à l’intérieur. Le virus SARS-CoV-2, responsable du COVID-19, se propage principalement dans les espaces intérieurs, tout comme les agents pathogènes à l’origine d’autres maladies infectieuses, telles que la varicelle, la rougeole, la tuberculose et la grippe saisonnière.
« Il n’y a jamais eu, dans l’histoire, autant d’actions en faveur de la qualité de l’air intérieur », déclare Lidia Morawska, spécialiste des aérosols à l’université de technologie du Queensland, à Brisbane, en Australie.
Mais d’énormes défis nous attendent, en particulier pour le parc existant d’écoles, d’immeubles de bureaux et d’autres lieux publics. Les équiper de la technologie nécessaire pour fournir de l’air pur à des niveaux suffisants sera une entreprise immense et coûteuse, affirment les experts dans ce domaine. Mais, selon eux, les avantages l’emporteraient sur les coûts. Selon une estimation, les épidémies de grippe pandémique et saisonnière coûtent au Royaume-Uni 23 milliards de livres sterling (27 milliards de dollars) par an, en moyenne (voir « Le coût élevé des épidémies »), et le pays pourrait économiser 174 milliards de livres sterling sur une période de 60 ans en améliorant la ventilation dans les bâtiments (voir go.nature.com/3ktumeg).
Source : NERA Economic Consulting NERA Economic ConsultingLa sécurisation des espaces intérieurs contre les infections pourrait également réduire l’exposition à des polluants tels que les particules fines provenant de la fumée des feux de forêt et de la cuisine, les composés organiques volatils lessivés par les meubles et les moisissures et pollens allergisants. Mais cela pourrait aussi augmenter les coûts énergétiques et contribuer aux émissions de gaz à effet de serre.
Les chercheurs s’efforcent encore de déterminer la meilleure façon de ventiler les espaces intérieurs pour empêcher les infections de se propager, ainsi que les technologies alternatives qui pourraient remplacer ou améliorer les systèmes de ventilation mécanique. Mais nombreux sont ceux qui affirment que l’on en sait déjà assez pour commencer à exiger des espaces intérieurs plus sûrs.
C’est une course contre la montre. Alors que l’inquiétude suscitée par le COVID-19 s’estompe, les experts s’interrogent sur les progrès que les pays pourront accomplir avant la prochaine grande épidémie de maladie infectieuse transmise par l’air.
Réduire les infections
Lorsque le COVID-19 a atteint le stade de la pandémie au début de l’année 2020, les autorités sanitaires n’ont pas accordé beaucoup d’attention aux risques liés à l’air intérieur. Dans un premier temps, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a écarté le rôle de la transmission par voie aérienne et s’est concentrée – à tort – sur la transmission par les surfaces contaminées. Mais même lorsque les autorités de santé publique ont commencé à recommander une meilleure ventilation pour prévenir les infections, elles n’ont donné que de vagues conseils. Elles ont conseillé d’ouvrir les fenêtres et de faire entrer autant d’air extérieur que possible à l’aide de systèmes de ventilation mécanique, sans donner de chiffres précis.
Ces conseils ont semé la confusion, explique Joseph Allen, hygiéniste du bâtiment à la Harvard T.H. Chan School of Public Health de Boston, dans le Massachusetts. « On ne peut pas dire aux gens de faire entrer plus d’air extérieur sans leur dire combien », explique-t-il.Pourquoi l’OMS a mis deux ans à déclarer que le COVID est transmissible par l’air
M. Allen a été l’un des premiers à évaluer le niveau de ventilation à atteindre. En juin 2020, lui et ses collègues ont recommandé que les écoles souhaitant rouvrir leurs portes après un lockdown procèdent à quatre à six renouvellements d’air par heure dans leurs salles de classe1 – renouvellements au cours desquels la totalité du volume d’air de la pièce est remplacée. Cela correspond à un taux de ventilation de 10 à 14 litres par seconde et par personne. Cependant, la plupart des écoles atteignaient des résultats bien inférieurs. Une étude portant sur des salles de classe californiennes, par exemple, a révélé que la plupart d’entre elles n’atteignaient pas ce niveau de ventilation2. L’OMS a publié ses propres lignes directrices en mars 2021, recommandant un taux de ventilation de 10 litres par seconde et par personne en dehors des établissements de santé.
En théorie, la pandémie offrait l’occasion idéale de recueillir des données réelles pour déterminer si de faibles taux de ventilation étaient associés à des épidémies, et de tester différents taux de ventilation pour voir lesquels entraînaient une réduction des taux d’infection. Mais les autorités sanitaires n’ont que rarement pris en compte la ventilation lorsqu’elles ont enquêté sur les grandes épidémies de COVID-19. Yuguo Li, ingénieur mécanicien à l’université de Hong Kong, estime que moins de dix enquêtes ont mesuré les taux de ventilation dans les lieux où des épidémies se sont déclarées, parce que la transmission par voie aérienne n’était pas dans le collimateur des gens.
Au lieu de cela, les chercheurs ont essayé d’obtenir des indices par le biais d’études d’observation. Morawska a participé à une étude portant sur 10 000 salles de classe dans la région des Marches, en Italie. Dans les 316 salles de classe équipées d’une ventilation mécanique avec des débits de 1,4 à 14 litres par seconde et par personne, le risque d’infection des élèves a été réduit d’au moins 74 % sur une période de 4 mois à la fin de l’année 2021, par rapport à celui des élèves des salles de classe dont la ventilation était assurée par les fenêtres. Ce groupe recevait généralement moins d’un litre par seconde et par personne. Lorsque les taux de ventilation étaient d’au moins 10 litres par seconde et par élève, le risque d’infection était réduit de 80 %3.Pourquoi les espaces intérieurs restent des lieux privilégiés pour le COVID
D’autres technologies qui éliminent les particules infectieuses de l’air sont de plus en plus connues. Une étude4 a examiné l’efficacité de deux purificateurs d’air équipés de filtres HEPA (absorption des particules à haute efficacité), placés dans une salle de conférence de 54 mètres carrés avec un mannequin qui générait des aérosols semblables à ceux qui transmettent le SRAS-CoV-2. Les nettoyeurs ont réduit de 65 % l’exposition aux aérosols de trois participants fictifs. C’est à peine moins que la réduction de 72 % obtenue en masquant tous les participants fictifs4.
Une autre étude, réalisée par l’ingénieur civil Bert Blocken de l’Université catholique de Louvain (KU Leuven) en Belgique, a montré qu’une ventilation combinée à une purification de l’air, équivalente à 6 renouvellements d’air par heure au total, permettait de réduire les concentrations d’aérosols exhalés dans un gymnase à 5-10 % de ce qu’elles auraient été en l’absence de ces mesures5. Cette concentration réduit considérablement le risque d’infection, explique M. Blocken. Il ajoute que les purificateurs d’air sont une technologie sous-estimée qui pourrait être facilement déployée dans les bâtiments qui ne disposent pas de systèmes de ventilation mécanique capables de fournir suffisamment d’air pur, ou dans lesquels le fonctionnement de ces systèmes consommerait trop d’énergie. L’État de Victoria, en Australie, a adopté cette approche en distribuant des purificateurs d’air portables à l’ensemble de ses 110 000 salles de classe en 2022.
En novembre dernier, le groupe de travail sur la sécurité au travail, à l’école et dans les transports de la Commission COVID-19 du Lancet, présidé par M. Allen, a publié des lignes directrices concrètes sur les taux d’apport d’air pur – en utilisant la ventilation, la filtration de l’air ou d’autres moyens – afin de réduire les infections transmises par l’air6. Pour atteindre ce que le rapport décrit comme la « meilleure » qualité d’air, il recommande plus de 6 renouvellements d’air par heure, soit 14 litres par seconde et par personne (voir « Quelle quantité d’air pur est suffisante ? »).
Quelle quantité d’air pur est suffisante ?
Un groupe de travail composé de chercheurs a proposé des taux de ventilation pour les bâtiments en utilisant plusieurs mesures*, dans le but de réduire les risques de transmission des maladies respiratoires transmises par l’air.
| L’évaluation | Nombre équivalent de renouvellements d’air par heure | Pieds cubes par minute et par personne | Litres par seconde et par personne |
|---|
| Bon | 4 | 21 | 10 |
| Mieux | 6 | 30 | 14 |
| Le meilleur | >6 | >30 | >14 |
*Non illustré : débits volumétriques par surface de plancher.
Limites légales
Les exigences en matière de ventilation peuvent être compliquées, car elles varient en fonction de la taille de l’espace, du nombre de personnes qui s’y trouvent et de leur niveau d’activité. Certains chercheurs préconisent donc d’utiliser un raccourci en fixant des concentrations maximales de dioxyde de carbone. LeCO2 est souvent utilisé comme mesure indirecte de la ventilation et de la qualité de l’air intérieur7. Comme les gens expirent duCO2 en respirant, les niveaux de ce gaz peuvent grimper en flèche si l’espace est surpeuplé ou si la ventilation est insuffisante pour remplacer l’air expiré – qui peut contenir des virus infectieux – par de l’air pur.
Jusqu’en 1999, les normes ASHRAE comportaient une limite recommandée pour leCO2 de 1 000 parties par million (p.p.m.). À cette concentration, selon des recherches menées dans les années 1930, la perception des odeurs corporelles par les occupants des bâtiments serait maintenue à un niveau acceptable. Depuis, la recherche a montré que lorsque les concentrations dépassent 1 000 p.p.m., leCO2 peut provoquer de la somnolence et altérer les performances cognitives dans les tâches de prise de décision et de résolution de problèmes8.
Une petite étude publiée en septembre 2022 – et qui n’a pas encore fait l’objet d’un examen par les pairs – établit un lien direct entre les niveaux deCO2 et ceux des agents pathogènes infectieux. Les auteurs ont testé des échantillons d’air dans des crèches, des écoles, des universités et des maisons de soins pour détecter la présence d’agents pathogènes respiratoires. Les pièces présentant des niveaux deCO2 plus élevés étaient associées à des niveaux plus élevés d’agents pathogènes respiratoires9.
En août 2021, le gouvernement britannique a commencé à distribuer des capteurs deCO2 dans toutes les salles de classe afin que les enseignants puissent utiliser ces dispositifs pour décider quand ouvrir les fenêtres ou augmenter la ventilation. Des programmes similaires ont été mis en place en Europe, aux États-Unis et ailleurs, mais aucun n’a encore été évalué quant à sa capacité à réduire les taux d’infection.
Se fier aux relevés deCO2 présente toutefois des inconvénients. Les concentrations peuvent augmenter même lorsque le risque d’infection reste faible, par exemple lors de l’utilisation de purificateurs d’air portables – qui n’éliminent pas leCO2 de l’air – ou lors de la cuisson. LeCO2 est utile, déclare le chimiste Nicola Carslaw de l’université de York, au Royaume-Uni, qui étudie les polluants de l’air intérieur, « mais il n’explique pas tout ».
Une lampe verte indique que les niveaux de dioxyde de carbone à l’intérieur sont sûrs dans un amphithéâtre de l’université de Duisberg-Essen, en Allemagne.Crédit : dpa picture alliance/AlamyMalgré ces problèmes, Mme Morawska estime que les détecteurs deCO2 devraient être largement déployés, car il s’agit d’un outil peu coûteux et facilement accessible qui pourrait être installé dans chaque espace intérieur, à l’instar des détecteurs de fumée. Mais l’affichage des valeurs deCO2 ne suffit pas, ajoute-t-elle, car il incombe aux occupants de la pièce de surveiller la qualité de l’air et de décider de ce qu’il convient de faire si les valeurs sont élevées.
Mme Morawska souhaiterait également que des lois imposent des niveaux maximums deCO2 autorisés dans les bâtiments publics, afin que la responsabilité en incombe aux exploitants des bâtiments et aux organismes de réglementation gouvernementaux. Quelques gouvernements l’ont déjà fait. L’année dernière, Mme Morawska et son collègue Wei Huang, de l’université de Pékin, ont passé en revue les lois relatives à la qualité de l’air dans plus de 100 pays. Seuls 12 d’entre eux disposaient de normes nationales pour la qualité de l’air intérieur spécifiant des seuils limites pour les polluants. Et seuls 8 d’entre eux – dont la Chine, la Corée du Sud, l’Inde, la Pologne et la Hongrie – ont fixé des limites pour la concentration deCO2, la plupart entre 800 p.p.m. et 1 000 p.p.m.10.
Le Japon dispose depuis 1970 d’une loi réglementant la qualité de l’air à l’intérieur des bâtiments, qui stipule que les concentrations deCO2 à l’intérieur des bâtiments ne doivent pas dépasser 1 000 ppm. La loi exige que les gestionnaires de bâtiments évaluent la qualité de l’air tous les deux mois, communiquent les résultats au gouvernement et établissent des plans d’assainissement si la qualité de l’air ne répond pas aux normes. Mais près de 30 % des bâtiments ont dépassé la limite deCO2 en 2017, selon un rapport de 202011.Comment les incendies de forêt record nuisent à la santé humaine
Pourtant, les lois japonaises fonctionnent, affirme Kazukiyo Kumagai, ingénieur en santé publique au ministère californien de la santé à Richmond. « Le Japon est dans une meilleure situation que les États-Unis en ce qui concerne la qualité de l’air intérieur. L’adoption d’une approche japonaise de surveillance et de notification régulières pourrait fonctionner ailleurs, ajoute-t-il.
Les limites légales pourraient devenir plus courantes. La nouvelle loi belge, par exemple, entre en vigueur en juillet de cette année et stipule que les lieux publics doivent être ventilés à un taux de 40 mètres cubes par heure afin que leCO2 ne dépasse pas 900 p.p.m.. En cas de filtration de l’air, un taux de ventilation inférieur de 25 mètres cubes par heure suffit, et leCO2 peut atteindre un niveau maximal de 1 200 ppm.
Légiférer sur la qualité de l’air intérieur est « délicat », déclare Catherine Noakes, ingénieur mécanicien à l’université de Leeds, au Royaume-Uni, qui a contribué au rapport de son pays sur les bâtiments résistants aux infections. « L’un des défis liés à l’air intérieur, dit-elle, est de savoir à qui il appartient. La responsabilité peut être répartie entre les ministères et les agences gouvernementales, en fonction de l’utilisation du bâtiment. L’air intérieur d’une école peut relever de la responsabilité du ministère de l’éducation, tandis que les immeubles de bureaux peuvent être réglementés par une agence de santé et de sécurité au travail.
C’est le cas aux États-Unis, où aucune agence n’est actuellement habilitée à réglementer l’air intérieur, explique Andrew Persily, ingénieur mécanicien au National Institute of Standards and Technology de Gaithersburg, dans le Maryland. En Belgique également, la nouvelle loi nationale ne couvre pas les écoles, qui relèvent de la responsabilité des gouvernements régionaux. Au Japon, une loi distincte pour les bâtiments scolaires fixe une limite deCO2 plus élevée, à savoir 1 500 ppm, un niveau que beaucoup considèrent comme trop élevé.
Fixer des normes
En l’absence de lois nationales, les organismes professionnels qui fixent les normes de qualité de l’air commencent à agir. Lorsque l’ASHRAE publiera sa norme d’atténuation des infections en juin, on espère que les objectifs recommandés seront adoptés dans les codes de construction locaux auxquels les nouveaux bâtiments doivent se conformer.
« Nous avons toujours abordé la question de la qualité de l’air intérieur, mais pas spécifiquement pour l’atténuation des agents pathogènes », explique l’ingénieur Ginger Scoggins, présidente élue de l’ASHRAE, basée en Caroline du Nord. L’ASHRAE pourrait être confrontée à des réactions négatives. Ginger Scoggins explique que lorsque l’association a modifié la norme de ventilation pour la faire passer de 5 pieds cubes par minute à 15 (2,4 litres par seconde à 7,1 litres par seconde), de nombreux habitants des régions chaudes des États-Unis ont manifesté leur mécontentement parce que cette mesure entraînerait une hausse des coûts énergétiques liés à l’utilisation de l’air conditionné. La commission scolaire locale a décidé que les salles de classe ne devaient atteindre que 7,5.
Même si les normes ASHRAE ne sont pas appliquées, elles feront la différence, affirme M. Allen. En plus d’influencer la façon dont les bâtiments sont construits, des normes ASHRAE plus strictes envoient un signal fort aux entreprises situées dans des bâtiments plus anciens, leur indiquant à quoi ressemble l’étalon-or en matière de qualité de l’air intérieur.
Selon M. Noakes, l’amélioration de la qualité de l’air à l’intérieur des bâtiments peut se justifier sur le plan économique. L’analyse coûts-avantages réalisée pour le rapport britannique a révélé que le pays pourrait économiser 3 milliards de livres sterling par an sur une période de 60 ans en améliorant la ventilation.
Les chercheurs estiment qu’il faudra du temps pour réduire les risques d’infection à l’intérieur des bâtiments. « Nous pensons à une trentaine d’années », précise M. Morawska. « Mais nous parlons de l’avenir de notre société.
Nature 615, 206-208 (2023)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-00642-9
