Clefs n°59 été 2010
Clefs n°59 été 2010
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°59 de été 2010

  • Périodicité : annuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 160

  • Taille du fichier PDF : 16,5 Mo

  • Dans ce numéro : les matériaux au coeur du processus d'innovation.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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84 Des matériaux dédiés aux nouvelles technologies pour l’énergie NANOMATÉRIAUX ET MAÎTRISE DES RISQUES Une approche « intégrée » L a croissance des besoins industriels en matériaux s’accélère. Cette croissance bénéficie déjà aux marchés matures tels ceux des pièces en grandes séries destinées à l’automobile, mais également aux matériaux à très haute valeur ajoutée dédiés à l’aéronautique et à l’espace. Aujourd’hui, les marchés émergents concernent, entre autres, l’environnement et les nouvelles technologies pour l’énergie comme les piles à combustible, les batteries, le photovoltaïque, le nucléaire de nouvelle génération... D’où, pour les nanotechnologies, un nouvel enjeu : la maîtrise des risques sur l’ensemble du cycle de vie des matériaux et des produits. Une culture de la sécurité née du nucléaire L’ingénierie des matériaux avancés recourt fréquemment à la conception, à la mise en œuvre et à l’intégration de nano-objetsà haute valeur ajoutée, conçus « sur mesure » pour chaque application. Une solution pertinente pour apporter l’innovation indispensable à l’amélioration des produits existants et créer de nouvelles fonctions ou de nouveaux produits, consiste à introduire des nanotechnologies dans la conception et la réalisation des matériaux multifonctionnels du futur. Ainsi parle-t-on d’innovation incrémentale (amélioration progressive) ou d’innovation en rupture (saut technologique). L’acceptabilité des nanotechnologies exige la maîtrise des risques sur l’ensemble du cycle de vie des matériaux et des produits:de leur fabrication CLEFS CEA - N°59 - ÉTÉ 2010 jusqu’à leur fin de vie. Elle doit répondre aux interrogations sociétales inhérentes à l’introduction de toute nouvelle technologie. En matière d’approche globale et intégrée de ces risques, le CEA se positionne en leader et en précurseur en tant qu’initiateur de NanoSafe, le projet européen de recherche sur la production sécurisée des nanomatériaux. Il s’agit de la première approche globale à visibilité internationale et qui fait aujourd’hui référence. Le CEA travaille depuis plus de 50 ans sur l’amélioration incessante de la sécurité de ses salariés et de l’environnement vis-à-vis du risque nucléaire. Dans ce cadre, le CEA a développé une culture et des techniques innovantes de prise en charge des risques. Il est naturel que le degré de sécurité atteint dans le domaine historique du CEA soit également garanti pour ses nouvelles thématiques, celle des nanomatériaux notam ment. Ainsi, dès 2005, des études sont menées sur le centre de Grenoble pour garantir la sécurité des personnes travaillant dans le domaine des nanomatériaux et de l’environnement. Élaborer une politique de maîtrise des risques suppose de prendre en compte deux paramètres : d’abord, la dangerosité (métaphoriquement, la hauteur de la falaise) et ensuite l’exposition (la distance à laquelle on marche du bord de la falaise) reliés par une équation simple : risque = dangerosité x exposition. Sachant que la dangerosité potentielle des nanoparticules reste essentiellement liée à leur toxicité (1), la première approche consiste à identifier les nanoparti - Équipement, en salle blanche, pour le dépôt de nanoagrégats destinés aux projets pour l’énergie. P-F. Grosjean/CEA Simulation d’une intervention en situation accidentelle sur le centre du CEA de Grenoble. cules non toxiques et à n’utiliser que cellesci. La difficulté réside dans le très grand nombre de paramètres à étudier : le matériau, mais aussi la cristallinité, la forme, la taille, les charges de surface, le caractère hydrophile/hydrophobe, le degré d’agglomération... Les études de nanotoxicologie menées pour identifier les nanoparticules dangereuses prendront des années et encore plus longtemps pour déclarer celles bénignes pour l’homme et l’environnement. Aussi, en l’absence de données établies sur la réelle toxicité de ces nanoparticules, l’équation nous montre que pour faire tendre le facteur « risque » vers zéro, il suffit de faire tendre le terme « exposition » vers zéro (donc, marcher loin de la falaise). Ce raisonnement étant valide quelle que soit la dangerosité des nanoparticules, le centre du CEA de Grenoble a donc concentré ses (1) Les nanoparticules en concentration très élevée peuvent également exploser dans certaines conditions. P.Avavian/CEA
Cultures végétales pour détecter la toxicité des nanoparticules dans l’environnement (modèles bactériens, végétaux, animaux et humains) : ici, observation de racines de blé. protection des salariés F. Rhodes/CEA engineering de la sécurité pour les ateliers et les laboratoires test des équipements de protection individuelle et des filtres efforts sur la réduction et le contrôle de l’exposition pour une application immédiate dans ses laboratoires. Plusieurs thèmes de recherche ont tout d’abord été menés pour couvrir l’intégralité de la problématique au poste de travail : ingénierie de la sécurité des équipements pour éliminer les risques de fuite (concept de double barrière), caractérisation vis-à-vis des nanoparticules des équipements de protection collectifs (filtres) et individuels (gants, masques, tenues) et techniques de surveillance des ambiances de travail. En parallèle, des cours de formation des personnels ont été organisés par l’Institut national des sciences et techniques nucléaires (INSTN) de Grenoble pour appliquer les meilleures pratiques et des réflexions menées concernant le suivi médical et les interventions en situation accidentelle. L’ensemble de ces recherches s’inscrit dans une démarche volontaire de normalisation préconisée par l’Association française pour la normalisation (Afnor), le Comité européen de normalisation (CEN)et l’Orga nisation internationale de normali - sation (ISO). Tous les résultats des travaux réalisés par le CEA sont accessibles sur le site web http:/www.nanosmile.org en français et en anglais. Protections collectives et individuelles : études et résultats Selon une étude de Lux research, à l’horizon 2014, environ 14% des produits manufacturés dans le monde pourraient intégrer des nanomatériaux. Une telle diffusion appelle une réflexion et des études sur les risques potentiels de ces nouveaux produits tant pour les chercheurs que pour le public consommateur. Le CEA, dans une démarche responsable, participe à l’identification des risques et à la mise en œuvre de solutions pour faire tendre l’exposition des personnes et de l’environnement vers zéro. La détection des nanoparticules Pour caractériser l’air respiré par les travail - leurs exposés aux nanoparticules, le marché offre un nombre important d’équipements de laboratoire. Ceux-ci reposent sur des protection des consommateurs Tableau 1. Sujets traités sur le centre du CEA de Grenoble pour la réduction de l’exposition aux nanoparticules. mesure relalargage des nanoparticules des nanoproduits métrologie pour le monitoring, comportement des nano-aérosols efficacités de filtration formation permanente suivi médical des salariés intervention protection de l’environnement Prototypes de compteurs de particules permettant d’atteindre le niveau 1 nm. Photo du haut : un prototype d’analyseur de mobilité différentielle (DMA) et l’électromètre associé de Yale University (1 nm, limite de détection de 100 particules/ml). Photo du bas : DMA et son électromètre de la société Grimm (0,8 nm et limite de détection de l’ordre de 20 particules/ml). traçage des nanoproduits protection de la ressource en eau traitements de fin de vie des nanoproduits CEA CLEFS CEA - N°59 - ÉTÉ 2010 85



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