Hotte (laboratoire)
Une hotte de laboratoire (ou chapelle, en Suisse), est un dispositif qui permet l'extraction des vapeurs toxiques des produits utilisés lors de manipulations. Sa fonction première est de protéger le manipulateur. Les vapeurs sont extraites du volume de travail puis, soit traitées par une filtration (à charbon et/ou à particules), soit rejetées vers l'extérieur.
Il y a lieu de différencier deux types d'appareillages :
- la hotte : une évacuation en forme d'entonnoir entraînant l'évacuation de l'air par dépression naturelle. Aujourd'hui, elle est toujours équipée d'un ventilateur permettant une évacuation régulière et pour plus d'efficacité, souvent de parois latérales. Elle s'utilise au-dessus d'appareils (fours, appareils de distillation, etc.) ou de postes de travail nécessitant de l'espace (manipulations difficiles telles que soudage…) ;
- la sorbonne : une hotte munie de parois latérales, mais aussi d'une paroi frontale (presque toujours à guillotine) et d'un registre de fond permettant l'aspiration haute et basse des vapeurs. Elle offre la meilleure protection à l'opérateur et à l'environnement.
Typologie
Il existe deux types de hottes de laboratoire :
- les hottes à filtration sur charbons actifs (norme ETRAF), sans raccordement sur l'extérieur, donc à recyclage permanent dans le local de travail. Celles-ci fonctionnent sur le principe de l'adsorption chimique. Leurs limites : la spécificité des filtres et leur saturation ;
- les hottes et sorbonnes à extraction vers l'extérieur.
Le choix se fait selon la valeur moyenne d'exposition (VME) du produit le plus toxique utilisé :
- VME supérieure à 400 ppm : hotte d'aspiration, sans registre ni glace frontale ;
- VME comprise entre 1 et 400 ppm : sorbonne de laboratoire ;
- VME inférieure à 1 ppm : système clos et étanche type boîte à gants.
Les VME des produits chimiques peuvent être consultées sur le site Internet de l'INRS.
Une hotte ou sorbonne de laboratoire (sauf à filtre CA) doit être équipée d'un extracteur (ventilateur) aspirant les vapeurs pour les rejeter à l'extérieur. La norme européenne NF EN 14 175 et son extension française XPX 15 206 imposent des contraintes bien précises sur la fabrication des sorbonnes. Depuis 2006, elles ne contiennent plus aucune indication de vitesse minimale d'air en façade des sorbonnes. La seule contrainte chiffrée incluse dans la norme française concerne la mesure de confinement.
Autres types de hottes
Hotte à flux laminaire
En biologie, on trouve des hottes à flux laminaire. Une hotte à flux laminaire génère un air purifié en particules (par exemple, une hotte équipée d'un filtre absolu type HEPA arrête 99,99 % des particules supérieures à 0,3 μm) et surtout, sans perturbations aérauliques. Ici, un flux est dit « laminaire », si en chaque point de la section du flux, la vitesse ne diffère pas de la vitesse moyenne du flux de +/- 20 %. Un flux laminaire est donc unidirectionnel et homogène. Il existe deux grandes catégories de hottes à flux laminaire :
- les flux laminaires horizontaux : l'air traité sur le (ou les) filtre(s) est soufflé vers le manipulateur. Cette technique protège le produit mais pas le manipulateur ni l'environnement des contaminants ;
- les flux laminaires verticaux : l'air est soufflé du « plafond » de la hotte par un filtre à haute efficacité (HEPA). Il ressort soit par la façade (protection idem au flux horizontal), soit il est repris par des perforations sur les parois latérales ou arrière, l'empêchant de ressortir vers le manipulateur et l'environnement. Dans ce cas, l'air rejeté (30 % du flux total) est évacué après passage sur un second filtre absolu.
Poste de sécurité microbiologique
La norme NF EN 12469 (2000) est consacrée à la description des performances des postes de sécurité microbiologique (PSM) qui sont des hottes à flux laminaire verticales ou horizontales selon le type, généralement utilisées pour la maîtrise des risques biologiques et bactériologiques. La norme définit trois types de PSM :
- PSM de type I : protège l'opérateur et l'environnement, flux d'air en aspiration par une ouverture frontale permettant la manipulation à l'intérieur du poste. Le flux d'air sortant est lui aussi filtré ;
- PSM de type II : protège l'opérateur, la manipulation et l'environnement. Le flux d'air est soufflé verticalement à travers un filtre HEPA sur le plan de manipulation(l'air est de ce fait « propre » et donc empêche la contamination des échantillons). Des perforations de reprises, ou du plan de travail selon les fabricants aspirent le débit l'air soufflé du filtre plus un débit supplémentaire provenant de l'ouverture frontale de manipulation. Ce débit d'air frontal aspiré par la hotte permet de protéger le manipulateur en évitant toute sortie de danger microbiologique. Enfin l'air est rejeté au travers d'un autre filtre HEPA protégeant l'environnement de toute éventuelle pollution ;
- PSM de type III : enceinte complètement fermée assurant une séparation physique totale entre le manipulateur et l'intérieur de la hotte. Les manipulations se font par le biais de gants, d'où le nom de « boîtes à gants ». À l'intérieur l'air est filtré et donc « propre ». L'air rejeté est également filtré de manière à empêcher toute pollution.
D'une manière générale, les principes de hotte de laboratoire sont repris dans la maîtrise de l'aérocontamination de salles complètes : les salles « propres » (à environnement maîtrisé).
Poste de pesée sécurisé
Dans les laboratoires de R&D des industries pharmaceutiques entre autres, le processus de pesée peut exposer les manipulateurs à des substances CMR. Pour les protéger, ainsi que leur environnement de travail, il convient d'utiliser des postes de pesée sécurisés. Le principe est de contenir à l'intérieur d'une hotte toutes les émanations de poudres ou de vapeurs toxiques. L'air de la cabine est aspiré vers des filtres qui les retiennent. Pour les particules (y compris les nanoparticules pour certains modèles de poste), un filtre absolu HEPA H14 efficace à 99,995 % est utilisé.
Dans le cas du pesage sous flux d'air, les balances de microanalyse (jusqu'à 1 μg) ne doivent pas être perturbées. Le flux laminaire horizontal entrant, une embase massive et rigide en céramique et un ensemble de ventilation déporté peuvent être utilisés.
Le système comporte aussi un changement sécurisé du filtre de façon à ne pas contaminer le laboratoire lors des opérations de maintenance.
Historique
Le besoin de ventilation dans les laboratoires et ateliers est un problème historique. Les vapeurs des feux, des bains de sable, des bain-marie doivent être évacuées. Après avoir utilisé des cheminées[1] qui ne permettent pas d'évacuer la totalité des vapeurs toxiques, des systèmes de caissons sont mis au point.
En 1904, l'école polytechnique de Gdańsk équipe tous ses laboratoires de hottes semi-closes, avec éclairage, alimentation en eaux et paroi frontale à guillotine. Elles sont toujours fonctionnelles 110 ans plus tard[2].
Les premières hottes à ventilation forcées sont installées en 1923 à l'université de Leeds[3]. En France, le surnom attesté de sorbonne pour une cheminée depuis au moins 1803 s'ancre dans le vocable[4].
Notes et références
- (en) George Wilson, « A Compleat Course of Chymistry », Printed for Wm Turner at Lincolns-Inn Back Gate ; and R. Baffet, at the Mitre in Fleetstreet, : « Sublimate of Corosive Arsnick: Let all your Operations be perform'd in a Chimney, that the Pernicious Fumes may be freely ascend without Prejudice to the Operator; and when you grind the Arsnick, Muffle your Mouth and Nostrils », p. 158
- (pl) Marzena Klimowicz-Sikorska, « Wehikuł czasu na Politechnice Gdańskiej / Time machine at the Gdańsk University of Technology », Trojmiasto.pl,
- John Buie, « Evolution of fume hoods », Lab Manager,
- Dans le tlfi, l'étymologie/origine de sorbonne pour hotte : "II. 1. 1803 « lieu où l'on fait chauffer le bois et la colle » (Boiste)". Le département des sciences de la Sorbonne parfois invoqué pour justifier le nom de la hotte n'est créé que vers 1820.