Pour lutter contre la propagation du coronavirus SARS-CoV-2, les chercheurs étudient les nombreuses façons dont il peut évoluer dans notre environnement et ses différents moyens de transmission. Après avoir montré que le virus pouvait rester en suspension dans l’air après une toux, des physiciens ont récemment montré, grâce à la dynamique des fluides, que tirer la chasse d’eau des toilettes libère un nuage de particules virales pouvant rester en suspension dans l’air suffisamment longtemps pour induire des infections ultérieures. 

Les chercheurs ont utilisé une simulation informatique pour montrer comment une chasse d’eau peut créer un nuage de gouttelettes d’aérosol contenant des virus et suffisamment longtemps pour que les gouttelettes puissent être respirées par d’autres. Avec des études récentes montrant que le nouveau coronavirus peut survivre dans le tube digestif humain et apparaître dans les fèces des personnes infectées, cela soulève la possibilité que la maladie puisse être transmise via l’utilisation des toilettes.

Le rinçage des toilettes crée beaucoup de turbulences, et des preuves qualitatives suggèrent que cela peut propager à la fois des bactéries et des virus. Le public, cependant, reste largement ignorant de cette voie d’infection, car peu d’études quantitatives ont été menées pour étudier ce mécanisme possible.

Étudier les flux d’eau et d’air dans les toilettes grâce à la dynamique des fluides

Décrits dans la revue Physics of Fluids, des modèles informatiques précis ont été utilisés pour simuler les flux d’eau et d’air dans les toilettes à chasse d’eau et le nuage de gouttelettes résultant. Les auteurs ont utilisé un ensemble standard de formules de dynamique des fluides, connues sous le nom d’équations de Navier-Stokes, pour simuler la chasse d’eau dans deux types de toilettes : une avec une seule entrée pour le rinçage de l’eau et une autre avec deux entrées pour créer un flux rotatif.

Ils ont également utilisé un modèle de phase discrète pour simuler le mouvement des nombreuses minuscules gouttelettes susceptibles d’être éjectées de la cuvette des toilettes dans l’air. Un modèle similaire a été utilisé récemment pour simuler le mouvement des gouttelettes d’aérosol éjectées lors d’une toux humaine.

Chasse d’eau et nuage de particules virales en suspension dans l’air

Lorsque l’eau se déverse dans la cuvette des toilettes d’un côté, elle frappe le côté opposé, créant des tourbillons. Ces tourbillons continuent vers le haut dans l’air au-dessus de la cuvette, transportant des gouttelettes à une hauteur de près de 1 m, où elles pourraient être inhalées ou se déposer sur des surfaces. Ces gouttelettes sont si petites qu’elles flottent dans l’air pendant plus d’une minute. Une toilette avec deux orifices d’entrée pour l’eau génère une vitesse encore plus grande de particules d’aérosol qui s’écoulent vers le haut.

modelisation suspension

Gauche : vortex créé par un rinçage annulaire standard après avoir tiré la chasse d’eau. Droite : nuage étendu de particules virales en suspension après avoir tiré la chasse d’eau. Crédits : Yun-yun Li et al. 2020

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« On peut prévoir que la vitesse sera encore plus élevée lorsque les toilettes sont utilisées fréquemment, comme dans le cas des toilettes familiales pendant une période de confinement ou des toilettes publiques desservant une zone densément peuplée », déclare Ji-Xiang Wang, de l’Université de Yangzhou. Les simulations montrent que près de 60% des particules éjectées s’élèvent bien au-dessus du siège pour une toilette à deux orifices d’entrée. Une solution à ce problème consiste à simplement fermer le couvercle avant de tirer la chasse, car cela devrait réduire la propagation des aérosols.

Cependant, dans de nombreux pays, y compris aux États-Unis, les cuvettes dans les toilettes publiques sont souvent sans couvercle. Cela pose un grave danger. Les chercheurs suggèrent également qu’une meilleure conception des toilettes comprendrait un couvercle qui se ferme automatiquement avant la chasse d’eau.

Sources : Physics of Fluids

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