Module

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Module Travailler en sécurité avec les
nanomatériaux (1e partie)
Plate-forme éducative sur les micro- et
nanotechnologies, pour les écoles
professionnelles, les écoles d'enseignement
secondaire et les établissements supérieurs
spécialisés

• Date juillet 2012
• Auteur Helmut Elbert

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Protection de la santé pendant le maniement de
nanomatériaux

• Structuration
• Nanomatériaux et protection au travail
• termes importantes (1e partie)
• Voies d'absorption chez l'homme (2e partie)
• Mesures de protection préventives (3e partie)

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3
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)

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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.
• 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
  (poussièreA représente la part massique de
  particules inhalables capables de pénétrer jusque
  dans les alvéoles).

0,001 µm ( 1 nm)
0,1 µm
Nano-poussière poussière ultra-fine
5 µm
Poussière fine
5
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 sous-produit 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.)

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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)

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Les nanomatériaux et la protection de la santé
Aperçu les nanomatériaux et leur
classement (inspiré de la définition ISO, Comité
technique 229)
Nanomatériaux
Nano-objets
Matériaux nanostructurés
Matériau avec 1 dimension entre 1 et 100 nm
Matériau avec 3 dimensions entre 1 et 100 nm
Matériau avec 2 dimensions entre 1 et 100 nm
Nano-composites
Nano-objets fibreux (nanofibres, nanotubes,
nanofils)
Nanoparticules/nanobarres en matériau composite
Nanoparticules (granulaires)
Nanoplaques
Ex. céroxyde
Ex. nano- particules inorganiques
Ex. nanofibres inorganiques
PEx. nanobarres de chi- tine liées dans du SiO2
Importance particulière pour la protection au
travail
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Les nanomatériaux et la protection de la santé
Aperçu les nano-objets et leur classement
N a n o - o b j e t s
Matériau avec 3 dimensions entre 1 et 100 nm
Matériau avec 2 dimensions entre 1 et 100 nm
Matériau avec 1 dimension entre 1 et 100 nm
Nano-objets fibreux (nanofibres, nanotubes,
nanofils)
Nanoparticules (granulaires)
Nanoplaques
Ex. céroxyde
Ex. nanofibres inorganiques
Ex. nanoparticules inorganiques
Signification particulière pour la protection au
travail
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Nano-poussières, poussières fines et ultra-fines
Qu'entend-on par poussière fine? 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. La poussière fine
PM10 mesurant moins de 10 microns parvient jusque
dans la partie supérieure des poumons. La
poussière fine PM2,5 mesurant moins de 2,5 µm
pénètre profondément dans les voies respiratoires
et atteint les bronchioles. La poussière
ultra-fine PM0,1 mesure moins de 0,1 µm et peut
même pénétrer dans les alvéoles pulmonaires.
Lieux attaqués Substances polluantes
dans l'air Cavité naso- pharyngienne 5-10
µm Trachée artère 3-5 µm Bronches
2-3 µm Bronchioles 1-2 µm Alvéoles
0,1-1 µm
10
Les nanomatériaux et la protection de la santé
Matériaux / Particules et leur taille en microns
(µm)
Globules rouges
Grandes molécules
Bactéries
Pollen
Diamètre de cheveux
Virus
C60 Fullerène
0,1 µm
1 µm
10 µm
0,01 µm
100 µm
0,001 µm ( 1 nm)
poussière respirable
poussière alvéolaire poussière fine
nanoparticules / aérosols ultrafins
9
11
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 cm3 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 1 000 000
Gaz d'échappement de moteur Diesel jusqu'à 10 milliards
12
Risques sanitaires potentiels engendrés par les
nanoparticules
Les nanomatériaux et la protection de la santé
Santé L'Office fédéral de l'environnement met en
garde contre les nanotechnologies Mercredi,
21/10/2009, 08h45                              
                                                  
                                                  
                                                  
  dpa Avec les nanotechnologies, c'est possible
le miel perle de la cuillère. L'Office fédéral
de l'environnement (OFEV) met en garde contre les
risques, restant à étudier, d'une utilisation
insouciante des nanoparticules
Risque d'intoxication avec l'aérosol de nettoyage
Magic Nano - Le produit a été brièvement vendu
chez Penny                                    
      Deux aérosols de nettoyage brièvement en
promo chez le discounteur Penny ont été retirés
de la vente en raison des éventuels risques
sanitaires. Comme l'a signalé Kleinmann leur
fabricant basé à Sonnenbühl, il s'agit des
produits de scellement Magic Nano Bad- und
WC-Versiegeler pour la salle de bains et les
W.-C. ainsi que Magic Nano Glas- und
Keramik-Versiegeler pour le verre et la
céramique. Ces produits risquent de provoquer une
irritation des voies respiratoires et pourraient
selon les circonstances provoquer une détresse
respiratoire. Il est donc impossible d'exclure
totalement des risques sanitaires.   
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.
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Voies d'absorption chez l'homme
Aperçu voies d'absorption des nanoparticules
chez l'homme
par inhalation via les voies
respiratoires et les poumons orale via
l'estomac / l'intestin dermique via la peau
plus la/les combinaison(s) des trois voies
d'absorption
nanoparticules
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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
  traverser les tissus. De la sorte, elles peuvent
  pénétrer dans les poumons, traverser les alvéoles
  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.
• L'expérimentation animale a montré que les
  nanoparticules absorbées via l'épithélium de la
  muqueuse olfactive pouvaient parvenir jusqu'au
  cerveau.

Cavité nasale
Cavité buccale
Larynx
Trachée artère
Plèvre
Grandes bronches
Bronches moyennes
Cavité pleurale dans laquelle se dilatent les
poumons pendant l'inspiration
Bronchioles
Diaphragme
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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.
• Si le fonctionnement de la barrière intesti-
• nale est gêné à la suite de pathologies
  in-flammatoires, les flux de transport peuvent
  être nettement plus élevés que dans un intestin
  sain.

Œsophage (8)
Foie (1)
Estomac (6)
Segment initial du canal cholédoque (2)Vésicule
biliaire (3)Segment terminal du canal cholédoque
(5) Duodénum (4)
Pancréas (7)
16
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.
• La peau semble former une barrière efficace
  contre la pénétration des nanoparticules.

Épiderme
Poils
Orifice d'une glande sudoripare
Vaisseaux sanguins
Glande sébacée
Derme
Muscle capillaire
Fibre nerveuse
Glande sudoripare mérocrine
Hypoderme
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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

• Exemple pratique
• Travaux avec des nanoparticules pulvérulentes
• Nanoparticules renforçant des matières plastiques
• Application par aérosol, malaxage intense, etc.).

Risque d'une absorption par le corps sans mesures
de protection important moyen /
réduit important

• Nanomatériaux
• Nanoparticules libres
• (y compris les aglomérats et aggrégats)
• Nanoparticules liées dans une autre substance
• Nanoparticules réparties dans un liquide
  (suspension)

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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
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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)

20
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 H14) 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

21
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)

22

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 FFP2 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)

23
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.

24
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).
• Les porteurs de barbe doivent particulièrement
  bien contrôler l'étanchéité du masque.

Demi-masquePour filtres interchangeables jusqu'à
300 g
MasqPour filtres interchangeables ue intégral
jusqu'à 500 g
Demi-masque filtrant Destiné à un usage unique
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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.

26
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.

27
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?vqPWKHhmGqYc)
  

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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)

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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

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Mesures de protection préventives
NANOC'EST SI PETIT... SI FIN
NANOMATÉRIAU
...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.