Le graphène est souvent considéré comme un matériau miracle du futur, mais il existe encore des incertitudes quant à la sécurité du matériau. Il faut prendre le temps d'étudier les dangers potentiels de ces nouvelles particules.
L'avenir est dans le petit. Le microscopique. Pas d'histoires de science-fiction sur des métropoles dystopiques, où des bâtiments gris dominent votre tête et où des voitures volantes font rage. En réalité, les nanoparticules sont le son du futur. Et bien qu'elles soient souvent considérées comme le matériau miracle du futur, il faut prendre le temps d'étudier les dangers potentiels de ces nouvelles particules.
Quelle est la probabilité qu'ils causent des dommages dans le corps? Dans un monde où règnent des particules de la taille d'un milliardième de mètre, ce n'est pas une question injustifiée. La perspective technologique se fait à l'échelle nanométrique et un nombre raisonnable de produits contenant des nanoparticules sont déjà apparus sur le marché. Crème solaire à l'oxyde de zinc comme meilleur protecteur UV. Particules d'argent utilisées pour leurs propriétés antibactériennes. Nanoparticules avec des applications médicales, où elles sont utilisées comme molécules de transport dans le corps. Et donc il y a de plus en plus d'exemples d'applications avec des particules nanométriques.
L'une de ces particules est le graphène. Rendu célèbre en 2010 après qu'Andre Geim et Konstantin Novoselov ont remporté le prix Nobel de physique pour leurs recherches. A partir du graphite, que l'on trouve dans un crayon, les chercheurs ont formé une surface bidimensionnelle d'un atome de carbone d'épaisseur. Le matériau présente de nombreux avantages. Super fin et léger, mais plus résistant que l'acier. C'est l'un des semi-conducteurs les plus rapides et avec les bonnes modifications, il peut même être transformé en supraconducteur. Les conducteurs permettent aux courants électriques de passer avec peu de résistance. Plus c'est super, mieux c'est.
Un avenir avec du graphène semble donc complètement différent de celui d'une histoire de science-fiction. Envie de sortir, mais vous avez encore oublié de recharger votre mobile ? Ne vous inquiétez pas, avec une batterie au graphène, elle peut être chargée en 5 minutes. Une voiture en graphène la rend beaucoup plus légère et donc plus économe en énergie. Aller à la salle de sport s'accompagne d'un tatouage adhésif au graphène qui donne une information immédiate sur la fréquence cardiaque. Et après l'exercice, rendez-vous chez le coiffeur pour une nouvelle couleur de cheveux avec, vous l'aurez deviné, une coloration au graphène. Ce n'est qu'un petit bout du voile pour les applications de cette nanoparticule. À l'heure actuelle, de nombreuses études sont en cours sur toutes sortes d'autres façons d'utiliser le graphène. Certains d'entre eux sont sur le marché, mais beaucoup d'entre eux n'ont pas encore été mis en vente.
Bien que le graphène semble être un super matériau de cette manière, la nuance est importante. Dries Van Thourhout, professeur de technologie de l'information à l'université de Gand, partage également cette opinion :« Le gros problème est que l'on sait très peu si le graphène est sûr ou non. Moi et tous mes collègues en sommes conscients. C'est pourquoi nous avons pris de fortes précautions dans nos laboratoires pour éviter que le graphène ne se retrouve dans l'environnement. » Van Thourhout reste également prudent quant à l'image future souvent donnée dans les médias à propos du graphène :promesses. . Pour autant que je sache, il ne faut pas encore s'attendre à des voitures au graphène et il reste encore beaucoup de travail à faire sur la batterie."
Les risques de sécurité du graphène sur les humains ne peuvent être que spéculés à ce stade. Alors, que savons-nous? «Le graphène est une très fine couche d'atomes de carbone», explique Van Thourhout. « Chimiquement parlant, ce n'est ni polluant ni dangereux si on le compare à d'autres substances. Je ne pense donc pas que le danger réside dans le carbone lui-même. Le danger potentiel réside plutôt dans la manière dont les atomes de carbone sont liés les uns aux autres.'
Le fait que la manière dont les atomes de carbone sont connectés peut présenter un danger se reflète dans les fibres de carbone. Les fibres sont constituées de cristaux de carbone allongés. Comme le graphène, les fibres sont très résistantes et légères, avec de grands avantages technologiques. Ils sont utiles dans les compagnies aériennes, les équipements sportifs ou les voitures. Mais pas sans danger.
"Il faut vraiment comparer les fibres de carbone à l'amiante", explique Alain Pardon, ingénieur sécurité à l'IMEC. «Les fibres ne sont pas biosolubles, elles ne se décomposent donc pas une fois dans le corps. S'ils se retrouvent dans les poumons lors de la respiration, ils s'y coincent. »
Bien que les fibres de carbone soient parfois appelées fibres de graphite, les deux matériaux ont peu en commun. Le graphite, par exemple, n'a pas de structure fibreuse et est beaucoup plus mou. Pourtant, il faut rester prudent. Il existe des applications commerciales où le graphène est produit sous forme de poudre sèche. L'exposition par les poumons présente un risque. Ceci selon un document rédigé par l'Institut national de la santé publique et de l'environnement (RIVM) aux Pays-Bas. Le Point de Connaissance et d'Information sur les Risques des Nanotechnologies (KIR-nano) y a été créé en 2007, dans le but d'informer sur les risques des nanomatériaux.
Il y a un avertissement sur les effets indésirables possibles de la poudre sèche. Parce que le graphène est si léger, les plaques flotteront longtemps dans l'air. De cette façon, ils peuvent être inhalés facilement et se retrouver dans les poumons. Ces plaques sont encore relativement grandes, ce qui signifie que l'élimination par le système immunitaire de l'organisme n'est pas possible. Comme pour l'amiante et les fibres de carbone, cela peut entraîner des réactions inflammatoires entraînant une maladie pulmonaire ou pulmonaire grave. Bien que les risques pour l'homme soient inconnus, des recherches sur des souris montrent que l'exposition directe au graphène dans les poumons provoque en fait une inflammation.
Non seulement la structure d'un nanomatériau, mais aussi la réactivité du matériau est une indication possible des effets nocifs sur le corps. Plus une substance est réactive, plus elle attire d'autres substances. Lorsqu'il pénètre dans le corps, il peut réagir avec les tissus environnants. Des radicaux libres peuvent se former, ce sont des particules avec des électrons non appariés. L'électron qui n'est pas apparié devient donc très réactif. Le corps fabrique lui-même des radicaux libres, dont la protection se présente sous la forme d'antioxydants. Pourtant, la règle demeure que plus de radicaux libres dans le corps courent un plus grand risque de dommages. Ceci sous forme de maladies cardiovasculaires, de cancers et de dommages à l'ADN.
«Il est difficile de gérer une énorme diversité de formes, de matériaux et d'applications», déclare le Dr Adriënne Sips, coordinatrice de recherche pour le risque des nanomatériaux au RIVM. Le graphène a également de nombreuses formes et applications différentes. Des caractéristiques physiques et chimiques différentes s'appliquent donc à chaque forme.'
"Le problème est que vous ne pouvez pas déduire les propriétés à l'échelle nanométrique du matériau à grande échelle", explique Pardon. «Déterminer les propriétés de tous ces matériaux possibles à l'échelle nanométrique est une tâche énorme. Le deuxième problème est que votre nanomatériau d'une certaine taille a des propriétés complètement différentes que si vous preniez le même matériau dans une taille différente.'
La recherche toxicologique sur les nanomatériaux n'est pas évidente non plus. Les erreurs sont faciles à commettre lorsqu'il n'existe pas de solution unique pour traiter les différentes facettes du graphène. «La recherche sur les nanomatériaux est un peu différente de celle dans le monde normal des tissus», déclare Sips. "Nous pouvons fournir quelques points d'attention auxquels il convient de prêter attention lors des phases de recherche et de test des nanomatériaux."
L'un des problèmes est que le graphène sera une substance insoluble dans de nombreux fluides d'essai. Il est très léger et a une grande surface. En conséquence, il peut facilement flotter au sommet de votre fluide, tandis que les cellules que vous souhaitez exposer pour les tests se trouvent au bas du système. Cela facilite les mauvaises conclusions, simplement parce que le graphène n'atteint jamais les cellules.
Assez souvent, des substances considérées comme un miracle au début se révèlent dangereuses par la suite. Il n'y a pas que l'amiante qui en est un exemple. Le plomb et le DDT, un poison contre les insectes, étaient aussi autrefois considérés comme des remèdes miracles. Les effets nocifs de ces substances sont maintenant prouvés. Par exemple, les tissus ne sont pas aussi miraculeux qu'on le pensait auparavant.
Afin de mieux se connecter au monde de l'innovation, KIR-nano a fait un état des lieux. Il résume ce que l'on sait sur la sécurité du graphène. La description est conforme à une méthode de sécurité dès la conception. "C'est un peu pionnier pour nous", explique Sips. «Avec notre examen, nous mettons les choses en ordre et nous examinons les connaissances disponibles sur la toxicité du graphène et comment cela s'inscrit dans les différentes étapes de développement de l'application. Nous essayons d'utiliser la méthode de sécurité dès la conception pour indiquer clairement que le matériau doit être manipulé avec soin à chaque étape.'
De plus, la communication entre les différents acteurs est importante. Au sein d'un projet européen, NanoReg2, Sips et ses collègues tentent de renforcer cette communication. "Lorsque vous développez quelque chose de nouveau, il n'y a tout simplement pas toujours toutes les connaissances à ce sujet", poursuit Sips. « En communiquant les uns avec les autres, nous espérons arriver à une certaine conclusion sur certains risques auxquels nous ne prêtons actuellement pas assez attention. Et que vous n'êtes peut-être pas toujours complètement en ligne. Il est clair qu'il y a encore beaucoup à améliorer. Mais en créant un environnement dans lequel vous vous confiez mutuellement toutes sortes de choses sur vos idées ou votre produit, vous pouvez gérer les informations avec intégrité et objectivité.'
Il est clair que l'on n'en sait pas assez sur la nocivité de certains nanomatériaux. Alors, comment est-il possible qu'un nanomatériau dont nous savons si peu de choses soit déjà largement utilisé dans la recherche et les applications ? "Je vois étonnamment peu de questions sur le graphène", déclare Sips. "Alors que tout le monde devrait y travailler si vous voyez quels investissements et applications il y a."
Et il y a un autre problème, selon les experts :la politique est en retard sur la technologie. Le monde de l'innovation et du développement est distinct de celui de la sécurité. Les changements réglementaires évoluent à la vitesse d'un escargot par rapport au rythme rapide de la création de nouvelles innovations.
Selon Pardon, il devrait y avoir un cadre européen :"Lorsqu'un producteur vend une substance ou un produit qui contient des nanoparticules, cela doit être clairement indiqué." aux yeux du public comme nuisible. "Il existe de nombreux nanomatériaux dont il a été prouvé qu'ils ne sont pas nocifs, par exemple parce qu'ils peuvent durer longtemps sans aucun problème ou lorsque la recherche scientifique peut fournir une réponse définitive", poursuit Pardon. "Seuls les nanomatériaux potentiellement dangereux doivent être étiquetés."
Il existe de nombreuses industries qui manipulent les nanomatériaux de manière très responsable. Cependant, selon Pardon, il existe toujours un risque au sein des petites entreprises :« Nous travaillons avec de nombreuses personnes et avons donc beaucoup d'expertise. Ce n'est pas évident pour les petites entreprises. Je pense que nous pouvons voir des problèmes ici, lorsqu'un produit est mis sur le marché qui n'a pas été suffisamment réfléchi.'
Il peut sembler que nous tâtonnons dans le noir lorsqu'il s'agit de nanomatériaux. Pourtant, la nuance est importante, Van Thourhout :« La quantité de matière que nous utilisons est extrêmement faible. Je pense que mes enfants interagissent davantage avec le graphène à l'école dans le crayon qu'ils utilisent que nous en laboratoire. De plus, rien n'indique que les chercheurs ou les entreprises manipulent le matériel de manière nonchalante.'
La France, la Belgique et la Suède sont des pays qui travaillent seuls sur des registres pour les nanomatériaux, mais seuls les accords nationaux sont trop étroits. L'Europe est progressivement secouée pour coopérer au niveau international et ainsi apporter de la clarté. Par exemple, l'initiative de l'Observatoire de l'Union européenne pour les nanomatériaux (EUON) a été lancée, qui fournit des informations sur les nanomatériaux disponibles sur le marché européen.
Et même dans ce cas, rien ne garantit que rien ne se passera jamais mal. Le fait qu'il n'y ait actuellement aucun cas connu d'empoisonnement au graphène chez l'homme ne signifie pas qu'il s'agit d'un matériau inoffensif. Mais en faisant des recherches sur le graphène dans la phase de développement précoce de nouveaux produits. En offrant des opportunités d'impliquer les développeurs et les régulateurs. En partageant les connaissances. Et en fournissant des informations claires et suffisantes au consommateur, nous réduisons le risque de fiasco.
