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Il est plus facile d’être infecté en hiver qu’en été – cela est vrai pour la pandémie de coronavirus, pour la grippe et pour d’autres maladies virales. L’humidité relative joue un rôle important à cet égard. À l’extérieur, elle est beaucoup plus élevée en hiver qu’en été, comme le montre le fait que notre souffle se condense en gouttelettes dans l’air froid.

Les précédents modèles partaient du principe que seules les grosses gouttelettes présentaient un risque d’infection, les petites gouttelettes s’évaporant rapidement. La TU Wien (Vienne), en collaboration avec l’université de Padoue, a maintenant démontré que ce n’était pas le cas : en raison de l’humidité élevée de l’air que nous respirons, même les petites gouttelettes peuvent rester dans l’air beaucoup plus longtemps qu’on ne le pensait auparavant.

Simulations et têtes en plastique

Le professeur Alfredo Soldati et son équipe de l’Institut de mécanique des fluides et de transfert de chaleur de l’Université technique de Vienne étudient les flux composés de différents éléments, appelés « flux multiphasiques ». Il s’agit notamment de l’air qu’une personne infectée expire lorsqu’elle éternue : les virus infectieux se trouvent dans des gouttelettes liquides de différentes tailles, entre lesquelles se trouve un gaz.

Ce mélange donne lieu à un comportement d’écoulement relativement compliqué : les gouttelettes et le gaz se déplacent, les deux composants s’influencent mutuellement, et les gouttelettes peuvent s’évaporer et se transformer en gaz. Afin de comprendre ces effets, des simulations informatiques ont été développées, dans lesquelles la dispersion des gouttelettes et de l’air respiré peut être calculée pour différents paramètres environnementaux, par exemple pour différentes températures et humidités.

En outre, des expériences ont été menées qu’une buse avec une valve à commande électromagnétique a été installée dans une tête en plastique pour pulvériser un mélange de gouttelettes et de gaz d’une manière précisément définie. Ce processus a été enregistré par des caméras à haute vitesse, ce qui a permis de mesurer exactement quelles gouttelettes sont restées dans l’air et pendant combien de temps. L’équipe de Francesco Picano, de l’Université de Padoue, a également participé au projet de recherche.

L’air humide fait planer les gouttelettes plus longtemps

« Nous avons découvert que les petites gouttelettes restent dans l’air plus longtemps que ce que l’on pensait auparavant », explique Alfredo Soldati. « Il y a une raison simple à cela : le taux d’évaporation des gouttelettes n’est pas déterminé par l’humidité relative moyenne de l’environnement, mais par l’humidité locale directement à l’emplacement de la gouttelette. »

L’air expiré est beaucoup plus humide que l’air ambiant, et cette humidité expirée fait que les petites gouttelettes s’évaporent plus lentement. Lorsque les premières gouttelettes s’évaporent, cela entraîne localement une humidité plus élevée, ce qui ralentit encore le processus d’évaporation des autres gouttelettes.

« Cela signifie effectivement que les petites gouttelettes sont infectieuses plus longtemps que prévu, mais cela ne doit pas être une raison de pessimisme », déclare Alfredo Soldati. « Cela nous montre simplement qu’il faut étudier ces phénomènes de la bonne manière pour les comprendre. Ce n’est qu’ensuite que nous pourrons formuler des recommandations scientifiquement fondées, par exemple en ce qui concerne les masques et les distances de sécurité. »

Cette recherche a été publiée PNAS.

Source : Vienna University of Technology
Crédit photo : StockPhotoSecrets