Plateforme ducative sur les micro et nanotechnologies pour

Plate-forme éducative sur les micro- et nanotechnologies, pour les écoles professionnelles, les écoles d'enseignement secondaire et les établissements supérieurs spécialisés Module «Travailler en sécurité avec les nanomatériaux» (1 e partie) Date: juillet 2012 Auteur: Helmut Elbert Swiss Nano-Cube Lerchenfeldstrasse 5, 9014 Saint-Gall Tél. +41 (0) 71 274 72 66, info@swissnanocube. ch www. swissnanocube. ch

Protection de la santé pendant le maniement de nanomatériaux Structuration § Nanomatériaux et protection au travail: termes importantes (1 e partie) § Voies d'absorption chez l'homme (2 e partie) § Mesures de protection préventives (3 e partie) © 2012 - Swiss Nano-Cube 1

Les nanomatériaux et la protection de la santé Termes et définitions § Les nanomatériaux sont des matériaux intentionnellement fabriqués dont a) soit une, deux ou trois dimensions sont nanoscalaires* (nano-objets) b) soit la constitution intérieure ou extérieure présente des structures nanoscalaires (matériaux nanostructurés). § Les nano-objets dont trois dimensions extérieures sont à l'échelle nanométrique sont appelés nanoparticules. § Sont importants dans la protection au travail notamment les poussières qui contiennent des nanoparticules granulaires ou des nano-objets fibreux (nanofibres, nanotubes, nanofils). § Des forces de liaisons plus fortes ou plus faibles peuvent réunir les nanoparticules en aggrégats ou en agglomérats. * nanoscalaire = dimensions comprises entre 1 et 100 nanomètres (abrév. : nm) © 2012 - Swiss Nano-Cube 2

Les nanomatériaux et la protection de la santé Délimitation entre les nano-poussières et les poussières fines et ultra-fines § Les «nano-poussières» sont des poussières contenant des nanoparticules granulées ou des nano-objets fibreux (nanofibres, nanotubes, nanofils) dans une plage dimensionnelle allant de 1 à 100 nm. § 0, 001 μm ( = 1 nm) Les «poussières ultra-fines» contiennent également des particules dans une plage dimensionnelle allant de 1 à 100 nm. Toutefois et à la différence des nano-poussières, elles sont générées non intentionnellement, par exemple au cours de processus thermiques (processus de soudage entre autres) ou au cours de l'usinage mécanique de matériaux. § Il existe plusieurs définitions du terme «poussière fine» . Dans la protection au travail, le terme «poussière fine» a été remplacé par le terme «fraction alvéolaire de la poussière» ( «poussière. A» représente la part massique de particules inhalables capables de pénétrer jusque dans les alvéoles). © 2012 - Swiss Nano-Cube 0, 1 μm Nanopoussière + poussière ultra-fine 5 µm Poussière fine 3

Les nanomatériaux et la protection de la santé Différences entre les nanoparticules et les poussières ultra-fines (1) Les poussières ultra-fines (taille des particules entre 1 et 100 nm). . . § sont fabriquées non intentionnellement; elles constituent un sousproduit de processus (thermiques). § sont générées par l'homme. Exemples: transformation des métaux, moteurs à combustion, chauffages § sont d'origine naturelle. Exemples: cendres volcaniques, feux de forêts, tornades § se composent d'un mélange complexe de substances chimiques (métaux, hydrocarbures, matières inertes, etc. ) © 2012 - Swiss Nano-Cube 4

Les nanomatériaux et la protection de la santé Différences entre les nanoparticules et les poussières ultra-fines (2) Les nanoparticules (taille comprise entre 1 et 100 nm) § sont fabriquées de manière ciblée. § détiennent des propriétés et remplissent des fonctions particulières en raison de leur taille nanométrique. Elles ont par exemple une autre couleur que le même matériau (l'or par exemple) sous forme micrométrique, ou elles sont beaucoup plus réactives (le fer pyrophore par exemple). § peuvent s'agglutiner en agrégats ou agglomérats sous l'action de forces de liaison plus fortes ou plus faibles. § Exemples: suie industrielle, oxyde de titane, oxyde de zinc, nanotubes de carbone (CNT) © 2012 - Swiss Nano-Cube 5

Les nanomatériaux et la protection de la santé Aperçu: les nanomatériaux et leur classement (inspiré de la définition ISO, Comité technique 229) Nanomatériaux Matériaux nanostructurés Nano-objets Matériau avec 3 dimensions entre 1 et 100 nm Nanoparticules (granulaires) Ex. : nano- particules inorganiques Matériau avec 2 dimensions entre 1 et 100 nm Matériau avec 1 dimension entre 1 et 100 nm Nanocomposites Nanoplaques Nanoparticules /nanobarres en matériau composite Ex. : céroxyde PEx. : nanobarres de chitine liées dans du Si. O 2 Nano-objets fibreux (nanofibres, nanotubes, nanofils) Ex. : nanofibres inorganiques Importance particulière pour la protection au travail © 2012 - Swiss Nano-Cube 6

Les nanomatériaux et la protection de la santé Aperçu: les nano-objets et leur classement Nano-objets Matériau avec 3 dimensions entre 1 et 100 nm Nanoparticules (granulaires) Ex. : nanoparticules inorganiques Matériau avec 2 dimensions entre 1 et 100 nm Nano-objets fibreux (nanofibres, nanotubes, nanofils) Ex. : nanofibres inorganiques Matériau avec 1 dimension entre 1 et 100 nm Nanoplaques Ex. : céroxyde Signification particulière pour la protection au travail © 2012 - Swiss Nano-Cube 7

Nano-poussières, poussières fines et ultra-fines Qu'entend-on par poussière fine? Lieux attaqués Cavité nasopharyngienne Substances polluantes dans l'air 5 -10 µm La poussière étant un constituant naturel de l'air, elle est présente pratiquement partout. Suivant la taille des particules de poussière, on parlera de poussière fine ou ultra-fine. Trachée artère 3 -5 µm Bronches 2 -3 µm Bronchioles 1 -2 µm Alvéoles 0, 1 -1 µm La poussière fine PM 10 mesurant moins de 10 microns parvient jusque dans la partie supérieure des poumons. La poussière fine PM 2, 5 mesurant moins de 2, 5 µm pénètre profondément dans les voies respiratoires et atteint les bronchioles. La poussière ultra-fine PM 0, 1 mesure moins de 0, 1 µm et peut même pénétrer dans les alvéoles pulmonaires. © 2012 - Swiss Nano-Cube 8

Les nanomatériaux et la protection de la santé Matériaux / Particules et leur taille en microns (µm) C 60 Fullerène 0, 001 μm ( = 1 nm) Grandes molécules 0, 01 μm Bactéries Virus 0, 1 μm Pollen Diamètre de cheveux 10 μm 100 μm poussière respirable nanoparticules / aérosols ultrafins © 2012 - Swiss Nano-Cube 1 μm Globules rouges poussière alvéolaire «poussière fine» 9

Les nanomatériaux et la protection de la santé Les nanoparticules et les aérosols ultrafins sont omniprésents. . . Quelques exemples issus de la pratique (10 - 100 nm) Lieu de mesure Nombre de particules par cm 3 d'air Locaux fermés 1 000 – 10 000 Postes de travail industriels 5 000 – 100 000 Rue à forte circulation jusqu'à 100 000 Près d'un four de boulangerie jusqu'à 640 000 Fumée de cigarette jusqu'à 1 000 Gaz d'échappement de moteur jusqu'à 10 milliards Diesel © 2012 - Swiss Nano-Cube 10

Les nanomatériaux et la protection de la santé Risques sanitaires potentiels engendrés par les nanoparticules gic «Ma e g a ettoy z Penny Santé: L n e d 'Offic e l rosol vendu ch ' é e a n ' l v ironne e fédéral d vec ent a m n e o v ment i e è t i contre m oxica t a été br t e n i t l ' es nan en gar Mercr dui ue d edi, 21 o t Risq - Le pro /10/20 e c h 09, 08 nologi de » o h n 4 5 a N es de la tirés basé e r é t ont é icant enny leur fabr r» pour P r u unte einmann egele le l disco r Versi hez le signalé K und WC- eler» pou es et c o sieg spiratoir prom omme l'a no Badr n e e V t emen itaires. C Magic Na Keramik s voies re ossible p n brièv e d yage risques sa ellement « Glas- un rritation d t donc im o t t e s n o i c s e l n e s e l e a d I n e u. ic N oquer u iratoire sols es évent roduits d v aéro «Mag p Deux n raison d 'agit des p ainsi que ent de pro tresse res e é s u. d l q e C i t s e i , n. r l n e h v ts W ü r u nenb rodui et les oque à Son de bains ue. Ces p nces prov q e a i l t l s m la sa t la céra aires. ircon sanit e les c s e n r e o r u l e e q v s s i t r n s e e i a d r r » t u n e po m e l a t o t « e r u l c x 'e d Avec l e s nanote le mie chnolo l p e r gies, c le de l L'Offi a cuill 'est po ce è ssible: garde c fédéral de l r e. 'enviro ontre l nn e dpa s risqu es, res ement (OFE tant à é V tion in tudier, ) met en soucia d'une nte de s nano particu les utilisa Conclusion: Les nanoproduits peuvent aussi être dangereux - jusqu'à présent, on sait trop peu de choses à ce sujet. Pour cette raison, des actions préventives sont indiquées. © 2012 - Swiss Nano-Cube 11

Voies d'absorption chez l'homme Aperçu: voies d'absorption des nanoparticules chez l'homme par inhalation* orale* = via les voies respiratoires et les poumons = via l'estomac / l'intestin dermique* = via la peau *plus la/les combinaison(s) des trois voies d'absorption © 2012 - Swiss Nano-Cube = nanoparticules 12

Voies d'absorption chez l'homme Nanoparticules: absorption via les voies respiratoires et les poumons (= voie d'absorption par inhalation) § Les nanoparticules sont principalement absorbées via les voies respiratoires. § Les nanoparticules inhalées ont la capacité de Cavité nasale traverser les tissus. De la sorte, elles peuvent Cavité buccale pénétrer dans les poumons, traverser les alvéoles Larynx pulmonaires, accéder à l'appareil circulatoire et gagner de là des organes cibles secondaires (les reins par exemple). § Les poumons sont l'organe jouant le rôle le plus critique dans l'absorption des nanoparticules par le corps. Plèvre Grandes bronches Bronches moyennes § L'expérimentation animale a montré que les nanoparticules absorbées via l'épithélium de la muqueuse olfactive pouvaient parvenir jusqu'au cerveau. © 2012 - Swiss Nano-Cube Trachée artère Bronchioles Cavité pleurale dans laquelle se dilatent les poumons pendant l'inspiration Diaphragme 13

Voies d'absorption chez l'homme Absorption via l'estomac / l'intestin (= voie d'absorption orale) § Les nanoparticules peuvent être absorbées via les muqueuses du tube gastro-intestinal. § Principe applicable ici aussi: plus les particules sont petites, plus la probabilité est forte que les particules absorbées s'accumulent dans certains tissus et organes et les lésionnent. Œsophage (8) Foie (1) Segment initial du canal cholédoque (2) Vésicule biliaire (3) Segment terminal du canal cholédoque (5) Duodénum (4) § Si le fonctionnement de la barrière intestinale est gêné à la suite de pathologies inflammatoires, les flux de transport peuvent être nettement plus élevés que dans un intestin sain. © 2012 - Swiss Nano-Cube Estomac (6) Pancréas (7) 14

Voies d'absorption chez l'homme Absorption via la peau (= absorption dermique) § Le risque sanitaire d'absorber des nanoparticules poussiéreuses par la peau est actuellement jugé réduit. Épiderme La peau semble former une barrière efficace contre la pénétration des Orifice d'une glande sudoripare Vaisseaux sanguins nanoparticules. Derme Glande sébacée Muscle capillaire Fibre nerveuse Hypoderme § Poils © 2012 - Swiss Nano-Cube Glande sudoripare mérocrine 15

Voies d'absorption chez l'homme Une éventuelle absorption de nanomatériaux par le corps humain dépend de la façon dont ils sont présents dans l'environnement: Nanomatériaux § Nanoparticules libres (y compris les aglomérats et aggrégats) Exemple pratique Risque d'une absorption par le corps Travaux avec des nanoparticules pulvérulentes Nanoparticules liées dans renforçant des matières une autre substance plastiques Application par § Nanoparticules réparties aérosol, malaxage dans un liquide (suspension) intense, etc. ). © 2012 - Swiss Nano-Cube sans mesures de protection important moyen / réduit important 16

Mesures de protection préventives Le «Modèle STOP» Substitution: Remplacer des substances nocives par d'autres moins dangereuses. Technique: (= protection collective): Pour saisir, limiter et évacuer les gaz, vapeurs et poussières dangereux. Organisation: par exemple minimisation des durées d'exposition, restriction d'accès, etc. Protection des personnes: (= protection individuelle): par exemple utilisation d'un équipement de protection personnel © 2012 - Swiss Nano-Cube 17

Mesures de protection préventives Substitution = Les substances dangereuses pour la santé sont remplacées par d'autres moins dangereuses. Exemples: § Remplacement des préparations pulvérulentes contenant des nanoparticules par d'autres préparations contenant des nanoparticules liées rendant un dégagement plus difficile (dispersions, pâtes, granulés, composés, etc. ) § Remplacement des applications à pulvériser par des procédés pauvres en aérosols (application au pinceau, immersion) © 2012 - Swiss Nano-Cube 18

Mesures de protection préventives Technique (= protection collective) § Utilisation d'appareillages et de systèmes de transfert de matière fermés § Aspiration des poussières ou aérosols directement à la source § Prévoir une ventilation du local et un système filtrant l'air sortant (filtre HEPA H 14); pas de remise en circulation de l'air sortant § Séparation des zones de travail (locaux séparés) et adaptation de la ventilation des locaux (maintien en légère dépression) § Nettoyage uniquement par aspiration avec des appareils appropriés ou essuyage avec un chiffon humide, pas de nettoyage au jet d'air comprimé © 2012 - Swiss Nano-Cube 19

Mesures de protection préventives Organisation Exemples: § Minimiser la durée d'exposition § Minimiser le nombre de personnes exposées § Éviter la génération de poussières ou d'aérosols § Restreindre l'accès § Enseigner au personnel les risques et mesures de protection (instructions de service) © 2012 - Swiss Nano-Cube 20

Mesures de protection préventives Protection des personnes (= protection individuelle) Elles sont nécessaires lorsque la génération d'aérosols et / ou un contact cutané ne peuvent pas être exclus par des mesures techniques: § Protection respiratoire filtrant les particules (filtre au moins du type FFP 2 selon la Suva) § Gants de protection (avec les gants à usage unique, il est recommandé d'enfiler deux paires de gants l'une sur l'autre) § Lunettes de protection fermées bien ajustées § Tenue de protection avec capuche (matériau non tissé) § Mesures d'hygiène au travail (voir les diapos 11 et 12) © 2012 - Swiss Nano-Cube 21

Mesures de protection préventives Protection des personnes (1/7) Protection oculaire: § Utiliser au moins une paire de lunettes de protection obturant hermétiquement (par exemple lunettes en forme de panier) § Les masques intégraux offrent une meilleure protection: § ils enveloppent l'ensemble du visage § ils protègent simultanément les yeux § vu que l'étanchéisation est meilleure entre le visage et le masque, le facteur nominal de protection (de la respiration) est meilleur. © 2012 - Swiss Nano-Cube 22

Mesures de protection préventives Protection des personnes (2/7) Protection respiratoire: § Lorsqu'il est impossible d'empêcher la libération de nanoparticules (sous forme de poussière ou d'aérosol), il faut porter un masque de protection respiratoire (au moins un demi-masque, classe de filtre 3; il enveloppe le menton, la bouche et le nez) en plus des mesures techniques prises (voir ces dernières). Demi-masque filtrant Pour filtres interchangeables Destiné à un usage jusqu'à 300 g unique § Masq. Pour filtres interchangeables ue intégral jusqu'à 500 g Les porteurs de barbe doivent particulièrement bien contrôler l'étanchéité du masque. © 2012 - Swiss Nano-Cube 23

Mesures de protection préventives Protection des personnes (3/7) Gants (protection de la peau) § Il est très important d'enfiler et de retirer les gants avec soin, et de veiller à ce qu'ils soient en chevauchement avec la combinaison de protection. § En cas de contact direct avec les nanoparticules (solides, liquides ou sous forme de poussière) § - enfiler de préférence deux paires de gants l'une sur l'autre, par exemple gants en latex + gants de chimie ou - porter deux paires de gants à usage unique superposées; ce faisant, choisir le matériau des gants en fonction des produits chimiques respectifs. Le maniement correct des gants revêt plus d'importance que la durée de franchissement du matériau des gants par les nanoparticules. © 2012 - Swiss Nano-Cube 24

Mesures de protection préventives Protection des personnes (4/7) Chaussures / Bottes (protection de la peau): § Il est très important d'enfiler et retirer avec soin les chaussures / bottes, et de veiller à leur chevauchement avec la combinaison de protection. © 2012 - Swiss Nano-Cube 25

Mesures de protection préventives Protection des personnes (5/7) Combinaison de protection (protection de la peau): § Combinaison protectrice à manches longues en matériau membranaire ( «non-woven» ou non tissé, par exemple Tyvek®) avec capuche; il faut éviter les matériaux tissés. § Il est très important d'enfiler et retirer avec soin les gants et de veiller à leur chevauchement avec la combinaison protectrice. § Il est tout aussi important d'enfiler et retirer correctement la combinaison protectrice (voir la vidéo: http: //www. youtube. com/watch? v=q. PWKHhm. Gq. Yc) © 2012 - Swiss Nano-Cube 26

Mesures de protection préventives Protection des personnes (6/7) Mesures générales d'hygiène au travail § Éviter les conditions de travail préjudiciant à la santé § Créer des conditions de travail promotrices de la santé § Objet de l'hygiène au travail: Tous les facteurs de pollution au poste de travail (par exemple les substances dangereuses) © 2012 - Swiss Nano-Cube 27

Mesures de protection préventives Protection des personnes (7/7) Mesures d'hygiène: § mesures techniques et de médecine du travail pour diminuer les pollutions par les substances et moyens de travail § postes de travail, appareils et vêtements de travail propres, rangement à l'abri des vêtements non utilisés dans l'activité professionnelle (= vêtement de ville) § mesures d'hygiène personnelle y compris la protection et les soins de la peau (équipements et produits de lavage appropriés, etc. ) § mesures particulières de protection pour les activités impliquant des substances dangereuses © 2012 - Swiss Nano-Cube 28

Mesures de protection préventives NANO… C'EST SI PETIT. . . SI FIN … NANO MATÉRIAU. . . ET SI VICIEUX! CONCLUSION: Les résultats jusqu'à présent disponibles des études sur le thème de la protection au travail et de la protection sanitaire pendant le maniement de nanomatériaux montrent que les mesures de protection habituellement prises contre les poussières sont également efficaces vis-à-vis des nanoparticules. © 2012 - Swiss Nano-Cube 29