Archives mensuelles : février 2016

Journée Nanotechnologies et éthique, 18 mai 2016, à Lille

Le Projet chercheurs-citoyens NANOSCOOPE et l’Espace de Réflexion Ethique Régional du Nord-Pas-de-Calais (ERER NPDC) organisent le 18 mai prochain à Lille une journée sur l’éthique des « technologies émergentes » (nanotechnologies en particulier), spécialement en sciences de la vie et de la santé.

Programme préliminaire




La photocatalyse et les nanomatériaux

Fiche repères

Version pdf

Le principe de la photocatalyse est de transformer l’oxygène et l’eau en composés oxydants[1] sous l’action de la lumière naturelle ou artificielle, afin de décomposer des molécules organiques polluantes. Ces molécules sont oxydées à la surface d’un catalyseur, un matériau semi-conducteur qui est le plus souvent du dioxyde de titane (TiO2), matériau stable et peu coûteux, sous sa forme anatase ou rutile. La photocatalyse due au TiO2 a été découverte par Akira Fujishima et Kenichi Honda, en 1967 à Tokyo.

Principales applications

En principe, le matériau à la surface duquel se produit la photocatalyse renferme le catalyseur sous forme de nanoparticules afin d’obtenir une grande surface d’échanges avec l’air ou l’eau.

Les applications sont les suivantes :

  1. Traitement de l’eau : potabilisation de l’eau, détoxification d’eaux de rinçage, décoloration d’effluents aqueux, élimination de résidus (médicaments…)
  2. Matériaux de construction extérieurs autonettoyants : carrelages, vitrages, films plastiques, structures en acier, panneaux de ciment et de béton… Le catalyseur est intégré dans la peinture ou dans la masse du matériau, seule la partie concentrée en surface faisant alors son office. L’autonettoyage provient d’une part de la dégradation des salissures organiques par oxydation, d’autre part du lessivage des saletés résiduelles par la pluie (effet de « voile lavant »).
  3. Matériaux de construction routière autonettoyants et capables de dégrader l’ozone, les oxydes d’azote (NOx) et de soufre (SOx), voire des pesticides : murs insonorisés, dalles de trottoirs (ex. : EcoGranic d’UrbaTP), chaussée bétonnée…
  4. Épuration de l’air intérieur pour éliminer les composés organiques volatils (COV, notamment formaldéhyde, acétaldéhyde, benzène), dont l’impact sur la santé humaine est démontré[2]. On utilise soit des appareils de purification de l’air à lampes UV et système photocatalytique, soit des revêtements photocatalytiques « passifs » (peintures, vernis, textiles, céramiques, bétons ou papiers peints).
  5. Autres matériaux : par exemple, des chercheurs de l’IrceLyon (équipe « Caractérisation et remédiation des polluants dans l’air et l’eau ») ont proposé d’utiliser du dioxyde de titane dans des fibres textiles et de l’activer par des LED situées à l’extrémité des fibres[3].

Marchés économiques

Le traitement de l’eau est le secteur historiquement le plus avancé de la photocatalyse.
Pour le traitement de l’air, d’après l’Ademe[4], près de 90 % du marché mondial de la photocatalyse était réalisé en 2013 dans le secteur de la construction (environ 1 milliard d’euros), pour l’essentiel dans la dépollution de l’air extérieur. L’épuration de l’air intérieur est un marché moins développé.

Type de lumière active

Les ultraviolets (moins de 390 nm) sont les seuls aptes, énergétiquement parlant, à activer le dioxyde de titane. On évite les UVC, dangereux. Cependant, des procédés de dopage par des éléments chimiques (par exemple l’oxyde de tungstène) permettent d’obtenir un effet catalytique avec de la lumière visible (au-delà de 400 nm).

Efficacité

La performance du photocatalyseur diminue sous l’effet du vieillissement ou de l’accumulation en surface de poussières et de sous-produits de réaction. Le lessivage par les eaux de pluie contribue à entretenir l’efficacité des vitrages et enduits de façade, en éliminant ces sous-produits.

L’étude SafePHOTOCAT réalisée pour l’Ademe[5] a évalué les performances de certains systèmes et matériaux photocatalytiques conçus pour l’air intérieur. Deux des quatre systèmes d’épuration de l’air se sont révélés peu performants et émetteurs de COV (dont du formaldéhyde). Deux autres systèmes sont apparus efficaces mais l’un d’eux émettait aussi des oxydes d’azote du fait d’un filtre à particules inapproprié. Pour les matériaux passifs, les tests d’efficacité ont été concluants pour une des deux peintures exposées aux UVA. Mais en lumière visible, ses performances étaient plus faibles et diminuaient encore avec le vieillissement du matériau.

Innocuité

Les études ont montré que des molécules secondaires potentiellement dangereuses (cétones, formaldéhyde, etc.) sont produites lors de la photocatalyse par le TiO2. En revanche, on ignore les facteurs qui jouent sur leur libération dans l’air ou dans l’eau et sur leur quantité rejetée.

On suspecte également que des nanoparticules de dioxyde de titane présentes dans le catalyseur puissent être rejetées dans l’air, alors qu’elles peuvent être toxiques par inhalation. Cependant, l’étude SafePHOTOCAT n’a pas observé d’émission de micro et nanoparticules particules contenant du titane lors de ses tests, à différents stades de vieillissement des matériaux. La question reste ouverte en attendant d’autres mesures.

Dans le doute, le choix de certains industriels pourrait se porter vers des matériaux utilisant du dioxyde de titane micrométrique, même si l’efficacité de la photocatalyse diminue.

Quelques laboratoires publics impliqués

  • ICPEES, Institut de chimie et procédés pour l’énergie, l’environnement et la santé au laboratoire des matériaux, Strasbourg, http://icpees.unistra.fr/
  • IrceLyon, Institut de recherches sur la catalyse et l’environnement de Lyon, http://www.ircelyon.univ-lyon1.fr/
  • Génie des procédés environnement et agroalimentaire (Gepea), École des Mines de Nantes, http://www.gepea.fr/
  • Département Ingénierie des procédés, INRS
  • Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l’environnement et les matériaux (IPREM), CNRS, Université Pau & Pays de l’Adour, http://iprem.univ-pau.fr
  • Laboratoire de chimie physique, Université Paris-Sud, http://www.lcp.u-psud.fr/

Quelques entreprises impliquées

Airlyse, Aelorve, Neoformula, TERA Environnement, Newcoat, Biowind Group (Delta Neu).

Pour en savoir plus

[1] Ions superoxydes, radicaux hydroxyles, radicaux hydroperoxyles, peroxyde d’hydrogène

[2] Voir l’action n°49 du PNSE3, 2015-2019 et le décret n°2015/1000 du 17 août 2015

[3] https://lejournal.cnrs.fr/videos/depolluer-avec-des-tissus-lumineux

[4] Ademe, Fiche technique, Épuration de l’air par photocatalyse, mai 2013.
http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/fiche-technique-sur-epuration-air-par-photocatalyse-2013.pdf

[5] N. Costarramone et al., Traitement de l’air intérieur par photocatalyse. Performance et innocuité de systèmes et matériaux photocatalytiques commerciaux, ADEME, Université Pau & Pays de l’Adour, août 2015, 164 p.
http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/traitement-air-interieur-performance-et-innocuite-systemes-et-materiaux-photocatalytiques-201508.pdf




Prochain forum

Nanoadditifs : quels sont les avantages recherchés, prouvés ? Pour qui ?

Mercredi 4 octobre 2017, 14h-19h

De nombreux nanoadditifs sont ajoutés aux produits de grande consommation : nanosilices (E551) dans les pneus, les cosmétiques, les dentifrices, les épices ou les soupes…, nanotitane (E171) dans les peintures, les crèmes solaires ou les confiseries, etc. Mais on ignore le plus souvent les avantages qu’ils apportent, et à qui ? De quels types d’avantages parle-t-on : avantages techniques de fabrication, avantages économiques, critères de choix pour les consommateurs (texture, apparence, durabilité, prix…) ? Comment les évalue-t-on ? Sont-ils durables tout au long du cycle de vie du produit ? Pourrait-on se passer de ces nanoadditifs ? Avec quelles alternatives ? Au bilan, certains nanoadditifs sont-ils plus « légitimes » que d’autres ? Les consommateurs sont-ils gagnants ?

Programme

Pour vous inscrire

—————————————————————————–

 Forums passés

Produire « nanofree » : est-ce bien raisonnable ?

Mercredi 7 juin, 14h-19h

Des centaines de produits commerciaux contiennent des « nanomatériaux manufacturés » utilisés pour leurs propriétés particulières. La part de nanoparticules qu’ils peuvent libérer soulève la question de leurs risques pour la santé des utilisateurs et pour l’environnement. Aussi les révélations récentes de l’association Agir pour l’Environnement sur la présence de nano-dioxyde de titane dans plusieurs dizaines de produits alimentaires ont-elles conduit certains fabricants à retirer ce nanomatériau de leurs produits. Des distributeurs se sont également engagés dans la commercialisation de produits « nanofree ».

Quels sont les ressorts de cette demande sociale ? Est-elle tenable pour les industriels ? Quelles approches envisager pour l’accompagner, à la fois réalistes et responsables ?

Avec :
Franck AUBRY, responsable Qualité – Innovation – Développement Durable, Agromousquetaires
Steve ABELLA, responsable sécurité chimique, Décathlon
Jean-François HOCHEPIED, enseignant-chercheur, ENSTA, MinesParisTech

Le Forum NanoRESP est un espace de débat impartial où des personnes travaillent de bonne foi à co-construire des pratiques responsables. Il permet à des parties prenantes diverses (industriels, associations, chercheurs, pouvoirs publics…) de partager leurs expériences et connaissances pour résoudre des points de controverse.

Programme

——————————————————————————————————————–

Partages d’expériences et innovation responsable : y a-t-il des pratiques efficaces ?

Mercredi 19 avril 2017, 14h-19h

La séance visait à repérer les pratiques d’information, de dialogue ou de délibération, capables d’induire une prise en compte effective des incidences sociales et environnementales des innovations en nanotechnologies, et également de leurs risques réputationnels et relationnels (« risques ESG »).
Téléchargez le programme
——————————————————————————————————————–

Nanomédecine : quelles nouveautés diagnostiques et thérapeutiques ?
Performances et limites

Mercredi 30 novembre 2016, 17h-20h,

Programme (pdf)

La nanomédecine utilise divers objets miniatures (nano-sondes, nano-vecteurs, nano-médicaments, nano-tissus) comme outils diagnostiques et thérapeutiques. Des interventions inédites se développent pour cibler des traitements dans les cellules malades, les amplifier, pour franchir la barrière hémato-encéphalique, voire faire de la médecine régénérative. Le forum fera un tour d’horizon des avancées dans ces domaines, discutera de leurs performances et de leurs limites, des évaluations et encadrements éthiques et réglementaires.

Introduction et animation
Dorothée Browaeys
, NanoRESP

1) Introduction générale
Alexandre Ceccaldi
, Secrétaire général de la plateforme européenne de nanomédecine (ETP Nanomedecine)

2) Nanovecteurs de médicaments : applications pour les maladies neurologiques
Karine Andrieux
, Université Paris-Descartes, Université Paris-Sorbonne,
Unité de technologies chimiques et biologiques pour la santé (UTCBS), UMR CNRS 8258, Inserm U1022, Paris

3) Nanosystèmes polymères pour l’imagerie moléculaire et le traitement des  maladies cardiovasculaires
Cédric Chauvierre
, Laboratoire de recherche vasculaire translationnelle,
Inserm U1148/CNRS, Paris

4) La théranostique nano, la nouvelle arme anti-cancer
Olivier Tillement
, UMR 5306, Institut Lumière Matière, Université Lyon-1, co-fondateur des start-ups Nano-H et NH TherAguix, Lyon

5) Bénéfices-risques des nanodispositifs médicaux : quelle vigilance ?
François Berger
, BrainTech Lab, Inserm U1205, Grenoble

——————————————————————————————————————–
Forum précédent
Comment évaluer la toxicité des nanomatériaux ?

Jeudi 13 octobre 2016, 17h-20h

Programme version pdf

Aujourd’hui, les effets biologiques des nanomatériaux présents dans nombre de produits commerciaux, en cas d’exposition, restent mal connus. Ce sont en effet des substances chimiques particulièrement difficiles à évaluer. Dans son avis d’avril 2014, l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses) en donnait trois raisons. Primo, chaque nanomatériau est un cas particulier car sa toxicité et son devenir dans l’environnement dépendent de différents paramètres physico-chimiques qui évoluent tout au long de son cycle de vie. Secundo, la qualité des études scientifiques est hétérogène. Tertio, le contenu scientifique de la définition des nanomatériaux fait toujours débat. L’Anses notait cependant que des progrès méthodologiques étaient en cours. Deux ans et demi plus tard, il est donc important de faire le point sur les approches et les méthodes qui nous permettront d’avancer rigoureusement dans la connaissance des nanomatériaux et de leurs effets biologiques et environnementaux.

Introduction
Enjeux de cette évaluation, différences toxicité/exposition, état des lieux des bases de données existantes sur la toxicologie des nanomatériaux, du type DaNa 2.0.

1) Caractériser les effets cellulaires et tissulaires des nanomatériaux
Jérémie Pourchez,
Responsable du département « Biomatériaux et Particules Inhalées », INSERM U1059, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne

2) Comment mesurer la toxicité génétique ?
Sylvie Chevillard
, CEA, Institut de recherche en radiobiologie cellulaire et moléculaire (IRCM), Fontenay-aux-Roses

3) Évaluer le devenir des nanoparticules dans les écosystèmes
Marc Benedetti
, Institut de physique du globe de Paris (IPGP – Sorbonne Paris Cité – CNRS), équipe Géochimie des eaux

Discutant : Daniel Bernard, CEA, Plate-forme NanoSécurité, Président de la Commission AFNOR X457 Nanotechnologies

————————————————————————————————————-




Suivi Twitter