Risques et potentiels des nanotechnologies

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nanotechnologies Panneaux solaires
Les nanotechnologies font désormais parties de notre quotidien. Les progrès scientifiques et techniques permettent aujourd’hui de créer des nano-objets aux propriétés innovantes – antibactériennes ou hydrophobes par exemple. Certaines de ces technologies sont déjà intégrées depuis des années dans des produits de notre vie quotidienne. Source de polémique, les risque sanitaires et environnementaux liés à ces particules restent encore à l’étude.

Le terme de nanotechnologies recouvre aussi bien les objets – nanostructures, nanocapteurs etc…- que les technologies de fabrication comme la nano-instrumentation. Avec les nanotechnologies, on passe de la physique newtonienne qui décrit, dans la plupart des cas, notre monde macroscopique, au nanomonde régit par la physique quantique, celle de l’atome et des particules.

Le nanomètre et les échelles

Nano vient du grec « nanos » qui signifie petit. Même très petit puisque le nanomètre (nm) correspond à un milliardième de mètre. On considère que le nanomonde commence en deçà de 100 nm. Le nanomètre est l’unité de longueur utilisée pour décrire la taille des molécules. Celle d’un atome est environ dix fois plus petite. Le nanomètre représente environ 30 000ème de l’épaisseur d’un cheveu. Un grain de pollen mesure environ 5000 nm, un globule rouge de 2000 à 5000 nm.

Des nano-objets dans la vie courante

Les nano-objets sont de natures très variées. Ils se présentent par exemple sous forme de poudres (nanoparticules), de tubes (nanotubes), de fils (nanofils) ou de boules (fullerènes). Depuis plusieurs années, l’industrie les produit en grandes quantités. Ils sont utilisés pour renforcer ou recouvrir d’autres matériaux ou pour en modifier les propriétés physiques ou chimiques.

On les trouve dans bon nombre d’objets de la vie quotidienne. Voici quelques exemples qui montrent la diversité de l’utilisation qui en est faite :

– Les parois de certains réfrigérateurs et lave-vaisselle contiennent des nanoparticules métalliques qui assurent une protection antibactérienne.

– Certaines crèmes solaires contiennent des nanoparticules d’environ 50 nm de dioxyde de titane qui ont le pouvoir de réfléchir les rayonnements ultraviolets. L’incorporation de nanoparticules permet également à certaines crèmes d’être résistantes à l’eau. Enfin, de nouvelles crèmes contiennent des fullerènes censés capter, selon leurs fabricants, les radicaux libres responsables des rides.

– Dans des objets comme les skis, les raquettes de tennis, les cannes de golf ou les pare chocs de voitures, on remplace de plus en plus les fibres de carbone par des nanotubes de carbone beaucoup plus résistants.

– Les vêtements contiennent de plus en plus des nanoparticules qui les imperméabilise ou leur confère des propriétés anti-taches. Des chaussettes de sport ont parfois dans leurs fibres des nanoconteneurs qui diffusent des antibactériens. On utilise également des nanopoudres pour ignifuger un textile.

– Certains vitrages sont maintenant traités avec des couches métalliques d’épaisseur nanométrique pour empêcher la pénétration des rayons infrarouges, et donc de la chaleur. On peut également créer des nanoaspérités sur la surface des vitres pour les rendre hydrophobes : l’eau glisse alors sur la surface en entraînant les poussières qui s’y trouvent.

– En électronique, des nanomatériaux sont utilisés pour augmenter les performances des ordinateurs ou des téléphones portables de plus en plus miniaturisés.

Les nano-objets de demain : pour qui, pour quoi ?

Encore au stade de la recherche, l’élaboration de nouveaux nano-objets devrait permettre, dans un futur proche, d’envisager d’importants progrès technologiques en médecine, dans le domaine de l’énergie, de l’environnement, de l’électronique ou de l’alimentation. Voici quelques exemples pour lesquelles les recherches en cours sont le plus abouties.

Transporter le médicament jusqu’aux cellules malades

Le principe actif d’un médicament doit souvent franchir de nombreuses barrières avant d’arriver sur sa cible, d’où une importante déperdition vers des tissus sains sur lesquels les effets toxiques peuvent être importants. Avec la mise au point de nanoparticules capables de franchir les barrières biologiques et de transporter, encapsulé, le principe actif, les nanotechnologies vont permettre d’améliorer le transport du médicament jusqu’aux organes ou tissus malades. A l’étude également le traitement de certains cancers par des nanoparticules métalliques. Associées à des anticorps, elles seraient capables de reconnaître les cellules tumorales et de s’y fixer. En chauffant ces particules, on peut espérer détruire les cellules tumorales.

Surveiller l’environnement

Les nanotechnologies permettent d’envisager de nouveaux capteurs ultra sensibles, capables de mieux détecter les polluants nocifs pour l’environnement et la santé. Des nanocapteurs à base de nanoparticules de métaux recouvrant une surface de carbone, détectant des polluants comme les métaux lourds ou certains gaz toxiques, existent déjà. D’autres nanocapteurs sont actuellement à l’étude pour surveiller la qualité de l’air dans les lieux publics.

Produire, transporter et stocker l’énergie

La pile à hydrogène et l’énergie solaire sont les grands domaines d’application des nanotechnologies. De nouvelles cellules à base de nanopolymères devraient permettre d’augmenter le rendement actuellement très faibles pour des cellules classiques (environ 15%). On envisage également d’utiliser des nano-objets pour la conversion de l’électricité sous forme d’hydrogène, facile à stocker. Enfin, l’introduction de nanotubes dans les lignes de transport de l’électricité devrait permettre d’accroître leur efficacité.

Miniaturiser

La microélectronique destinée à stocker et traiter de plus en plus d’informations en un minimum de temps recherche la miniaturisation ultime de ses composants. Pour atteindre cet objectif, les chercheurs envisagent de construire des nanocomposants à partir de molécules, de nanoparticules, de nanotubes de carbone etc…

Faut-il avoir peur des nanotechnologies ?

Les nanotechnologies devraient contribuer à une amélioration générale des conditions de vie. Mais pourraient-elles aussi présenter des risques pour la santé et l’environnement ?

Les produits nanostructurés pourraient par exemple, au cours du temps, libérer certaines de leurs particules qui, en se répandant dans l’environnement, pourraient perturber les écosystèmes. Selon certains scientifiques, les nanoparticules inhalées pourraient pénétrer dans le sang ou dans le système nerveux central. Elles pourraient également être toxiques pour la peau ou d’autres organes. Très peu d’études toxicologiques et épidémiologiques sur les effets des nanoparticules ont été réalisées jusqu’à présent. Les nanotubes de carbone ont fait récemment l’objet d’études chez les souris aux résultats contradictoires : toxiques pour les uns, sans effet pour les autres.

Bien qu’il soit généralement admis que les nanoparticules sont potentiellement plus nocives que des matériaux de même nature mais plus massifs, on reste toujours dans la plus grande incertitude et nul ne peut affirmer aujourd’hui que les nanoparticules sont dangereuses ou non pour la santé et pour l’environnement.

Dans le monde entier, de nombreux programmes d’étude sur les risques potentiels de ces matériaux ont été lancés. Des comités d’éthique ont été créés pour réfléchir à ces questions et des règles visant à protéger les personnels des laboratoires qui produisent ou manipulent des nanoparticules ont été mises en place.

Des fantasmes et des mythes

Au travers d’ouvrages de science fiction décrivant le nanomonde de manière apocalyptique, les nanotechnologies ont engendré de fortes craintes. Le premier ouvrage du genre, « Engines of Creation », paraît en 1986. Dans ce livre, Eric Drexler imagine des nanomachines susceptibles de manipuler la matière au niveau moléculaire en assemblant des atomes. Ces machines pourraient se reproduire elles-mêmes en échappant à tout contrôle, capables ainsi de détruire le monde. L’ouvrage s’appuie sur des bases scientifiques certaines, mais reste pour l’instant du domaine de la fiction. Etant donné les énormes progrès technologiques nécessaires, fabriquer des machines susceptibles de se reproduire restera pour longtemps encore hors de portée des scientifiques.

Roger Moret, Nanomonde. Des nanosciences aux nanotechnologies, CNRS Editions, collection « Nature des sciences », Paris, 2006

Marcel Lahmani, Claire Dupas, Philippe Houdy, Les nanosciences. Nanotechnologies et nanophysique, Ed. Belin, collection « Echelles », Paris, 2005

« Les nanotechnologies », Clefs du CEA, n° 52, été 2005

« Nanosciences. Au cœur des molécules », Pour la science, n° 290, décembre 2001

« Les nanosciences », Focus du CNRS, septembre 2005

« Nanosciences – Nanotechnologies », rapport de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies, avril 2004.

« Les nanotechnologies : risques potentiels, enjeux éthiques », rapport de l’Office parlementaire des choix scientifiques et technologiques, Assemblée Nationale, novembre 2006.

« Enjeux éthiques des nanosciences et des nanotechnologies », Avis du comité d’éthique du CNRS (COMETS), octobre 2006.

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