La vaporisation d’un e-liquide est régit par sa composition chimique. Ainsi, il est possible de prévoir comment va se comporter un liquide lorsqu’il sera vaporisé pour en analyser les émissions. 

Les émissions de cigarette électronique sont générées avec des machines à vapoter. A l’heure actuelle, des atomiseurs du marché sont utilisés comme dispositif de référence et connectés sur ces machines. Selon les laboratoires, ils peuvent être différents. Une problématique apparaît alors : comment valider ou invalider les générations d’émission si les laboratoires utilisent des matériels différents ? La solution développée et présentée dans une récente publication d’ingésciences[1] est de caractériser un atomiseur avec un ou plusieurs liquides. Une fois calibré, il est utilisé dans des analyses de routine. La solidité de cette méthode innovante a été vérifiée sur 800 liquides commerciaux analysés.

20 e-liquides pour caractériser une méthode

L’atomiseur qualifié de référence par le laboratoire est le Cubis de Joytech. Il est équipé de sa résistance 1Ω. La méthode de caractérisation nécessite 20 e-liquides non-commerciaux. Les 5 premiers contiennent un mélange de propylène-glycol (PG) et glycérol (VG) à différents ratios volumiques (PG/VG) : 100/0, 80/20, 50/50, 20/80, 0/100 . 5 autres contiennent les mêmes bases et sont complétés avec 10% d’éthanol en volume. Dans 5 autres sont rajoutés 10% d’eau. Les 5 derniers liquides sont enrichis de 5% d’éthanol et 5% d’eau. On considère qu’un e-liquide est composé en majorité de ces 4 composés. Les résultats montrent que la masse d’e-liquide vaporisée a une relation de proportionnalité avec la concentration de PG et VG. Elle croit linéairement avec l’augmentation de la concentration de PG. Elle décroit linéairement avec la concentration de VG. L’ajout d’éthanol va amplifier cette masse vaporisée alors que l’eau va la diminuer.

Méthode de validation fiable

On peut alors extraire une relation de calibration des mesures réalisées sur les 20 précédents liquides. Elle se traduit par une relation liant la quantité de liquide vaporisée et la masse volumique du liquide. Elle peut ensuite être appliquée à des liquides commerciaux. Connaissant uniquement la masse volumique du liquide, on peut alors prédire une quantité de liquide vaporisée après manipulation. La tolérance acceptable et appliquée sur l’écart entre la mesure et la prédiction est de 25%. Cette valeur est en accord avec la norme AFNOR XP-D90-300 partie 3 sur les émissions. Depuis 2016, 800 e-liquides commerciaux ont été analysés par le laboratoire. 98% des quantités de liquide vaporisée après manipulation présentent moins de 25% d’écart par rapport à la plage d’acceptation théorique déduite par le modèle. Plus intéressant encore, 62% présentent moins de 10% d’écart. C’est ce qui valide la méthode.

Dans chaque expérimentation, le robot vapoteur U-SAV a été employé. Il est configuré pour suivre le protocole de la norme AFNOR XP-D90-300 partie 3. La puissance utilisée est de 15W. Cette puissance apparaît comme une valeur raisonnable d’utilisation du Cubis.

[1] Soulet, S.; Duquesne, M.; Toutain, J.; Pairaud, C.; Lalo, H. Experimental Method of Emission Generation Calibration Based on Reference Liquids Characterization. Int. J. Environ. Res. Public Health 2019, 16, 2262.