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Dans la famille Plume Labs, je voudrais… le cycliste !

Photo de R-PUR

Ca tombe bien, des Flows à vélo il y en a et pas peu. Vélo-boulot, sorties sportives ou juste le pur plaisir de rouler, ce sont pas moins de 126,000km de mesures Flow qui ont été prises en pédalant en 2019 !

Nous lisions récemment une étude conduite par plusieurs universités1 (dont Imperial College London et Hasselt University en Belgique) démontrant que les épisodes de pics de pollution contribuent significativement à l’exposition globale des citoyens urbains – et à celle des cyclistes tout particulièrement 😷 

Nous ne lèverons pas le pied pour autant, ni le devriez-vous. Plus il y aura de cyclistes, plus la cause d’un air moins pollué pourra avancer !

Que faire, alors ? Le thème des masques anti-pollution revient très souvent dans les questions posées à notre équipe support et nous avons donc voulu conduire une petite expérience visant à quantifier les bénéfices que ceux-ci peuvent apporter aux cyclistes parmi nous.

Point de départ : les fondeurs de bitume du Plume Labs Strava Cycling Club qui chassent l’air pur et partagent leurs découvertes sans relâche depuis des mois déjà.

Partant des trajets partagés dans le groupe, nos équipes data et sciences atmosphériques ont combiné leurs efforts pour modéliser l’exposition hebdomadaire de nos héros à vélo.

Mais elles ne se sont pas arrêtées là.

Il se trouve qu’à Paris beaucoup de cyclistes utilisent déjà les masques d’R-PUR, jeune startup de la ville lumière comme Plume Labs. Nous avons uni nos forces pour analyser la différence chiffrée que peut faire un masque pour nos cyclistes de Paris, New York, Londres, Los Angeles…

Tout d’abord : dans quelle ville respirait-on le plus de pollution? 

Niveaux de pollution par ville, première semaine de septembre 2019

Le résultat s’est joué au photo-finish, mais c’est bien Los Angeles cette semaine là qui a fait son échappée et les Angelins qui furent les plus exposés, notamment aux PM10. New York taquinait la voiture balai avec le niveau de pollution global le plus faible, avec Paris et Londres dans le peloton.

Les niveaux de pollution enregistrés dans les deux villes les plus polluées (Los Angeles et Paris) correspondent à une exposition Modérée sur l’échelle de l’indice Plume. Cela signifie qu’une exposition à ce niveau toute l’année sera source de réels risques respiratoires et cardiovasculaires. Basé sur ce chiffres, un cycliste à Londres ou New York aura respiré un air à la Pollution Faible (0-20 d’AQI sur l’échelle Plume).

Et avec un masque ?

C’est là que nous avons passé le relais aux experts d’R-PUR. Basé sur leurs tests en laboratoire, ils ont pu modéliser le niveau de filtration que peut atteindre un masque efficace. Aux niveaux mesurés ici, les concentrations seraient réduites à des quantités négligeables, atteignant très confortablement le niveau de pollution Faible de l’indice Plume.

Comment nous avons fait

Le résumé

Étape 1: récupérer les données de nos cyclistes
Étape 2: calculer le volume d’air inspiré par cycliste
Étape 3: calculer la pollution moyenne par ville
Étape 4: calculer l’exposition moyenne par cycliste sans / avec masque

Lé détail

Étape 1 : récupérer les données de nos cyclistes

Nous avons porté l’analyse sur les données du Plume Labs Strava Cycling Club pour la première semaine de septembre.

Résultat: le cycliste moyen aura parcouru un total de 105.8km au cours de 4.93 sorties, pour un total de 4h57 roulées à 21.17 km/h.

Étape 2: calculer le volume d’air inspiré par cycliste 

Pour déterminer la quantité d’air inspirée par le cycliste moyen en une heure d’effort à cette vitesse, nous nous sommes appuyés sur l’étude de 2009 : Minute ventilation of cyclists, car and bus passengers: an experimental study2 (table 3).

Grâce à celle-ci nous savons qu’au cours d’un trajet en vélo moyen, un homme inspire 22 litres d’air par minute, une femme 28. Extrapolé sur 5 heures comme indiqué plus haut, cela nous donne 6600 et 8400 litres d’air inspirés par un homme et une femme respectivement. Un mètre cube d’air étant égal à 1000 litres, la masse de polluants inspirée par cycliste peut être déduite en multipliant la concentration moyenne par le volume total d’air inspiré en litres. Facile !

Nous connaissons donc désormais la quantité moyenne d’air inspiré par nos membres Strava lors de leurs sorties de la première semaine de septembre !

Étape 3: calcul des niveaux de pollution moyens par ville

Next we went over to our data team to put these riders in 4 differ ent cities Los Angeles, New York City, London, and Paris so we could figure out what they would be breathing if they were riding in those environments. 


NO2PM2.5PM10
VillePollution moyenne (µg/m3))
LONDRES37.36.318.8
PARIS40.59.629.8
LOS ANGELES25.112.833.2
NEW YORK22.35.915.5

Étape 4: calculer le niveau d’exposition moyen pour nos cyclistes avec / sans masque.

C’est partant de nos données historiques pour chaque ville que nous avons pu calculer une exposition moyenne par cycliste. Pollutant par polluant, voici ce que cela donne :

Polluants inspirée SANS masque

Masse de polluants inspirée par les HOMMES (µg)

LONDRES
NO2
246.18
PM2.5
41.58
PM10
124.08
PARIS267.363.36196.68
LOS ANGELES165.6684.48219.12
NEW YORK147.1838.94102.3

Masse de polluants inspirée par les FEMMES (µg)

LONDRES
NO2
313.32
PM2.5
52.92
PM10
157.92
PARIS340.280.64250.32
LOS ANGELES210.84107.52278.88
NEW YORK187.3249.56130.2

R-PUR prend le relais

R-PUR ont ensuite pris le relais en se servant des cacluls établis lors des tests en laboratoire de leur nouveau masque R-PUR Nano®. Le masque étant constitué de 5 couches successives, il filtre les gaz, odeurs, pollens, bactéries, particules fines et particules toxiques. 

Les couches de nanofiltration (cf illustration) retiennent les particules ultra-fines (PM1) ainsi que les particules jusqu’à 50 nanomètres (PM0.05), mais celles-ci n’étant pas couvertes par la présente étude, nous n’en tiendrons pas compte.

Polluants inspirée AVEC masque


Masse de polluants inspirée par les HOMMES (µg)

LONDRES
NO2
12.06282
PM2.5
0.02079
PM10
0.06204
PARIS13.09770.031680.09834
LOS ANGELES8.117340.042240.10956
NEW YORK7.211820.019470.05115

Masse de polluants inspirée par les FEMMES (µg)

LONDRES
NO2
15.35268
PM2.5
0.02646
PM10
0.07896
PARIS16.66980.040320.12516
LOS ANGELES10.331160.053760.13944
NEW YORK9.178680.024780.0651

Lorsque l’on regarde les particules fines (PM2.5 et PM10), la succession de membranes en filtre toutes les traces. Le résultat mesuré n’est cependant pas un 0 absolu car il faut compter avec les fuites d’air inhérentes au port du masque et à la morphologie de l’utilisateur. Dans le cas d’un visage “allongé” par exemple, le taux d’efficacité de la filtration est de 99.97%. Pour un visage “oval”, c’est un tout petit peu moins à 99.90%.

Pour tenir compte de ces différences, l’équipe d’R-PUR applique dans ses calculs un taux de filtration moyen de 99.95%.

De même pour la filtration des gaz grâce à la couche de charbon actif, le taux de filtration appliqué est une moyenne dérivée de statistiques morphologiques.

Dans toutes les situations, les taux de filtration appliqués ramènent systématiquement l’air respiré par nos cyclistes au niveau “Faible” de l’indice Plume de qualité de l’air.

Les masques fonctionnent-ils vraiment pour tous les types de visages ?

On trouve aujourd’hui sur le marché des masques de toutes les formes, toutes les couleurs et surtout tous les prix. Nous en avons essayé bon nombre chez Plume Labs et il n’est jamais aisé de garantir le confort d’une marque ou d’un modèle en particulier – chacun est différent et même au sein de notre équipe de 30 personnes, il n’y a jamais eu de consensus parfait sur un masque en particulier. Néanmoins, le temps passé en laboratoire pour résoudre les problèmes de confort et fuites d’air est un bon premier indicateur d’un masque qui saura s’adapter à de multiples morphologies.

Le facteur prix peut aussi être un frein avant de se lancer, c’est pourquoi en partenariat avec R-PUR, nous proposons aux 100 premières personnes qui s’en serviront 20€ de réduction sur un masque R-PUR Nano our Nano Light ( CODE: PLUME20 )

Conclusions

En tant que scientifiques et cyclistes, nous savons qu’un masque anti-pollution est un outil important à avoir à disposition, et que ça n’est pas le seul !

A travers de nombreux projets de recherche3 durant la dernière décennie, la communauté scientifique a prouvé que le vent, la météo, l’humidité et la chaleur, la pression atmosphérique et bon nombre d’autres facteurs contribuent à créer des poches d’air pur dans les environnements urbains. D’une rue à l’autre, les niveaux de pollution peuvent varier d’un facteur 8, encore plus d’une pièce à l’autre en intérieur ! Armés de la bonne information, vous pouvez prendre les bonnes décisions pour limiter votre exposition.

Les lecteurs qui nous suivent depuis longtemps le savent bien 🙂

Mais si vous êtes nouvel arrivant sur ce blog et sur la PlumeLetter (bienvenue !), nous avons crée Flow spécifiquement pour cela – le capteur et son application mobile vous permettent de comprendre ce qu’il y a dans l’air que vous respirez et développer les bons réflexes pour minimiser votre exposition à la pollution. Et il ne s’agit pas seulement de cela. Plus il y aura de Flows en activité, plus vite Plume Labs avancera vers son objectif d’une cartographie temps-réel et hyperlocale, alimentée par une communauté d’utilisateurs qui agissent pour un air plus sain.

Notes de bas de page

  1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1352231019304261?via%3Dihub
  2. https://ehjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/1476-069X-8-48
  3. https://www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091005102643.htm