NANOTECHNOLOGIES

Les nanos vertes, entre promesses et risques

Réel espoir ou bluff technologique, les nanotechnologies environnementales ouvrent de nouvelles pistes pour répondre aux inquiétudes actuelles sur l’environnement. Les résultats concrets seront-ils à la hauteur des promesses annoncées? Et pourra-t-on encadrer les risques d'un champ de recherche où les avancées se font au pas de course?

Contrôle visuel de l’état de surface d’un  substrat de silicium. © CNRS Photothèque/Jérôme Chatin Contrôle visuel de l’état de surface d’un substrat de silicium. © CNRS Photothèque/Jérôme Chatin
Bactérie (escherichia coli)ayant absorbé des nanoparticules d’oxyde de  fer. © CEREGE Bactérie (escherichia coli)ayant absorbé des nanoparticules d’oxyde de fer. © CEREGE
Cellule humaine (fibroblastes  dermiques) ayant internalisé des nanoparticules d’oxyde de cerium (CeO2). © CEREGE Cellule humaine (fibroblastes dermiques) ayant internalisé des nanoparticules d’oxyde de cerium (CeO2). © CEREGE
Photo (microscopie électronique à transmission) de nanotubes de silicium aluminium formés dans les sols volcaniques. © CEREGE Photo (microscopie électronique à transmission) de nanotubes de silicium aluminium formés dans les sols volcaniques. © CEREGE

La britannique Royal Society a le mérite d’être claire: «tant que les impacts environnementaux des nanoparticules ne sont pas mieux connus, les répandre dans l’environnement doit être évité autant que possible»(1). Néanmoins, au Royaume-Uni comme partout dans le monde, le milieu scientifique fourmille de projets afin d’utiliser les nanotechnologies pour faire face aux défis écologiques. «En 2010, le marché mondial des applications basées sur des nanotechnologies environnementales pourrait dépasser les 5 milliards €», avance David Rickerby de l'Institut pour l'environnement et la durabilité, qui fait partie du Centre commun de recherche (CCR) situé à Ispra, en Italie. Remèdes potentiels aux défis actuels des biotopes, perspectives financières importantes et risques environnementaux mal évalués, les nanos vertes drainent espoirs et défiance dans un contexte d’incertitude où la rapidité des avancées distance les régulations nationales et internationales.

"Miracles" tous azimuts

Revêtements autonettoyants limitant l’usage de détergents ou dépolluants pour éliminer l’oxyde d’azote de l’air, isolants thermiques, filtres pour l’air et l’eau, additifs pour les carburants fossiles, cellules photovoltaïques de nouvelle génération, système de séquestration du CO2 ou réservoirs et piles à hydrogène… les nanos promettent des miracles en matière d’environnement. Néanmoins, si l’optimisme est de mise, ces solutions ne sont aujourd’hui que rarement viables techniquement ou économiquement. Les nouveaux concepts, comme les piles à hydrogène ou les systèmes de séquestration du CO2, ont encore de longues recherches devant eux avant d’aboutir. Quant aux revêtements autonettoyants ou dépolluants, leurs coûts élevés les cantonnent à des applications spécifiques.

Autre piste pour ces nanos vertes: exploiter le fort pouvoir catalytique des nanoparticules d’oxydes métalliques (fer, titane, cérium) pour traiter les eaux ou dépolluer des sols. Ainsi, une surface enduite d’un nanofilm d’oxyde de titane dégrade par photocatalyse les polluants organiques et les microorganismes potentiellement pathogènes contenus dans l’eau. D’autres recherches s’intéressent à concevoir des filtres à l’aide de nanoparticules de fer, les ferroxanes. Des billes d’oxy-hydroxyde de fer, collées les unes aux autres, puis chauffées, forment une céramique dont les trous correspondent à l’espace entre deux nanoparticules. En association avec des particules catalytiques, comme des oxydes de cérium, l’action du filtre devient à la fois mécanique et chimique.

Pour dépolluer les sols, des nanoparticules de fer introduites dans les strates contaminées pourraient dégrader des polluants – hydrocarbures chlorés (pesticides, dioxines, PCB…) ou des composés organiques azotés. Prometteurs, ces programmes rencontrent pourtant trois grandes difficultés. L'interdisciplinarité, d’abord, les rend difficiles à monter et à financer. Ensuite, ils impliquent de longues recherches sans garantie de solutions économiquement compétitives. Enfin, les effets sur le biotope de ces nanos capables de déstructurer des substances organiques restent incertains, surtout en présence d’oxygène dans les sols.

Quels effets dans la nature?

Selon Jean-Yves Bottero, directeur de recherches au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en France, «même si les sols contiennent de nombreuses particules de fer, l’introduction de fer métal entraîne des réactions d’oxydation et génère des espèces réactives de l’oxygène qui créent un stress oxydant pour les cellules des organismes.» Les mécanismes initiaux de la toxicité sur les systèmes terrestres commencent à être identifiés, mais restent largement méconnus dans le cas du milieu marin. Alors que plusieurs entreprises déversent déjà des nanoparticules de fer dans les océans pour, disent-elles, lutter contre le réchauffement climatique(2). Des tonnes de particules sont répandues pour doper le plancton, capter du CO2… et revendre des quotas d’émission!

Or, les études sérieuses font cruellement défaut pour évaluer l’effet sur l’écosystème marin d’une prolifération planctonique artificielle ou celui des oxydes de fer. Guy Paillotin, président de l’Agence française de sécurité sanitaire de l’environnement et du travail, résume l’avis de bon nombre de scientifiques: «Il n’existe pas aujourd’hui de moyens simples de connaître les conséquences de la dissémination des nanoparticules sur les écosystèmes. Les études de toxicologie ne sont pas suffisantes.»(3)

La Commission européenne affiche un optimisme nuancé, estimant que «si les méthodes écotoxicologiques sont appropriées pour évaluer une grande partie des dangers, elles ne suffisent peut-être pas à les prendre tous en compte»(4). Elle semble partagée entre le souci de promouvoir la compétitivité de l’industrie européenne et sa responsabilité d'assurer que les nanotechnologies restent «utilisées de manière sûre» et que «la société puisse bénéficier des innovations tout en étant protégée de leurs effets négatifs.»

Un dialogue difficile

Dans un contexte technologique qui avance à grande vitesse, compétitivité industrielle et sécurité sont-elles compatibles alors que des risques potentiels sont déjà identifiés? Les Amis de la Terre Europe dénoncent un «dialogue difficile avec l’Union» soulignant que, comme avec les OGM, les nanoproduits envahissent le marché sans que des discussions aient pu avoir lieu. Corinne Lepage, ex-ministre française de l’écologie et députée européenne, juge la situation «encore pire que celle des OGM, car aucune réglementation n’existe pour les nanoproduits». La députée insiste sur l’effort vain des associations pour inclure les nanotechnologies dans la directive REACH de l’Union.

Pour certains, ces «technologies vertes» ne sont qu’un moyen d’éviter la remise en question de modes de vie et de production qui épuisent les ressources naturelles. Comme l’indique Jennifer Sass, responsable scientifique pour le Natural Resources Defense Council (US), ces moyens de remédiation pourraient «détourner l’attention du public sur les responsabilités des pollueurs et sur les raisons pour lesquelles les pollutions n’ont pu être évitées.»

Un vaste chantier

Si la Commission veut ménager intérêts industriels et protection de l’environnement, ce compromis ne semble pas préoccuper les États-Unis. Pour Christine Peterson, directrice du Foresight Institute (US), l’Europe «mettrait d’abord en avant le principe de précaution, alors que les Américains préfèrent avancer et régler ensuite les éventuels problèmes.» L’Europe est-elle prudente? Quand une grande compagnie d’assurances comme  Lloyd’s (UK) juge «le manque de connaissances sur les impacts environnementaux et sanitaires des nanotechnologies comme un enjeu majeur pour les sociétés d’assurances», mettre en place une méthodologie et des normes d’évaluation des risques prend de l’importance.

Mais l’avis de la Commission, selon lequel des «méthodes appropriées» existent, ne fait pas l'unanimité. Vicki Colvin, spécialiste du risque nanotechnologique à l’université de Rice (US), avance que la gestion des risques associés aux nanotechnologies est «un vaste chantier qui prendra des années à se structurer». Et Mihail Roco, architecte de la National Nanotechnology Initiative(5), pointe du doigt le retard pris par les moyens de régulation face à l’évolution rapide des avancées dans ce domaine.

Dans ce véritable chantier scientifique et juridique à peine ouvert, les autorités, tiraillées entre intérêts industriels et inquiétudes sociétales, veulent parfois croire au «miracle technologique» pour continuer le business as usual. Le concept de «nanotechnologies vertes» a encore du chemin à parcourir pour convaincre et s’assurer un fauteuil confortable au panthéon du développement durable.

François Rebufat

  1. Rapport Nanoscience and nanotechnologies: opportunities and uncertainties, Royal Society – 29 juillet 2004. www.nanotec.org.uk/finalReport.htm
  2. voir l’édition spéciale L’océan dans tous ses états de research*eu, décembre 2007, article Le CO2 entre ciel et mer.
  3. Synthèse de la table ronde Nanotechnologies et Environnement, conférence sur les nanotechnologies – 20 janvier 2007, Paris. espaceprojets.iledefrance.fr/jahia/Jahia/NanoCitoyens/site/projets/pid/4477
  4. Nanosciences et nanotechnologies: un plan d’action pour l’Europe 2005-2009. Communication de la Commission européenne au Conseil du Parlement européen – 6 septembre 2007.
  5. Réseau dont l’objectif est d’assurer le leadership des Etats-Unis dans le secteur des nanotechnologies. www.nano.gov/

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plus de précisions

La toxicité combinatoire des nanos

En Europe, la directive REACH réglemente depuis juillet 2007 l’utilisation des produits chimiques, mais laisse de côté les nanoparticules. Avec des surfaces démultipliées et fortement réactives, des tailles permettant de pénétrer organes et cellules, ou une structure électronique entraînant des réactions biochimiques, les nanoparticules présentent des risques sanitaires et environnementaux qu'il nous est impossible de déduire de nos connaissances sur la toxicité à l’échelle macroscopique.

Pour réglementer, il faudra non seulement évaluer chaque nanoproduit, mais aussi l’ensemble des combinaisons fonctionnelles possibles avec d’autres substances qu’il peut véhiculer. Évaluer le risque environnemental dans des écosystèmes riches et variés est d’autant plus complexe que l’on méconnaît totalement les flux des nanomatériaux largués accidentellement. Comment valider une méthode expérimentale quand des évaluations in vitro ou in situ ne donnent pas déjà les mêmes résultats? Pour un sol, prendre en compte sa nature minéralogique, organique ou texturale ne rend pas simple l’établissement de protocoles génériques d’évaluation des risques.

Pour Jean-Yves Bottero, «l’impact biologique est une question de chimie entre la particule et sa cible biologique,  et il faut considérer chaque couple particule-cible séparément». Cette combinatoire rend donc l’approche des risques environnementaux particulièrement complexe. Si l’établissement de normes et de protocoles de vérification auxquels certains chercheurs aspirent semble difficile à mettre en œuvre, le projet européen Nanosafe2 ne renonce pas pour autant à avancer dans cette direction. Quatre sous-projets interdépendants se rejoignent pour détecter et caractériser les nanoparticules d’origine industrielle, établir une base de données internationale sur la toxicité et établir des protocoles d’expérimentations génériques, développer des procédés de fabrication sécurisés, et intégrer les aspects sociétaux et environnementaux. Sans englober l’ensemble des nanoparticules existantes (et à venir), ce programme se focalise sur certaines pour servir de référence et en déduire une méthodologie plus générale.


Domaine en plein essor, les nanosciences et nanotechnologies (N&N) brassent des connaissances encore incomplètes quant aux effets sur la santé humaine et l'environnement, qui peuvent également toucher aux droits fondamentaux et à des questions éthiques. Pour développer une utilisation sûre des nanotechnologies, le code de bonne conduite adopté par la CE en février promeut une recherche responsable en invitant les États membres à engager des actions concrètes autour de sept principes généraux, dont la précaution et la durabilité

cordis.europa.eu/nanotechnology/



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