Les nanotechnologies : des applications dans tous les domaines

Les nanotechnologies devraient permettre de créer des objets rendant plus de services en utilisant moins de matière première et d’énergie. Elles pourraient ainsi amoindrir l’impact environnemental de certaines industries (comme celles liées à l’énergie) ou activités (comme les transports ou les technologies de l’information).
Parallèlement à leur apport dans le domaine des nouvelles technologies de l’énergie, elles contribueront à diminuer la consommation d’énergie en améliorant le rendement énergétique d’objets courants. Ainsi, citons des matériaux plus légers et résistants utilisés pour les véhicules, le remplacement des lampes à incandescence par des diodes électroluminescentes (beaucoup moins gourmandes en électricité), le remplacement des écrans cathodiques par des systèmes à cristaux liquides (dix fois moins consommateurs)… Enfin, un des enjeux, et non des moindres, est de développer des composants nanoélectroniques faible consommation pour des systèmes de calcul efficaces énergétiquement ; 13 % de l’électricité mondiale est aujourd’hui consacrée à ce secteur !

Les nanotechnologies peuvent contribuer à la détection des pollutions : des nano-capteurs fiables, rapides et peu onéreux permettront de traquer toutes sortes de molécules organiques ou minérales indésirables dans l'eau, l'air ou le sol. Une fois détectées, il faut remédier à ces pollutions ; qu'il s'agisse du traitement des eaux ou de la conception de nouveaux catalyseurs pour emprisonner les nanoparticules des fumées des moteurs d'automobiles, des réacteurs d'avions, des cheminées d'usines…

Prototype de détecteur de gaz toxiques pour l’environnement. © L.Godard/CEA

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La diffusion des rayons X aux petits angles permet de caractériser l’organisation spatiale des nanoparticules et leur agrégation, éléments fondamentaux dans la compréhension des mécanismes de toxicologie. © C.Dupont/CEA

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VidéoNanotechnologies : les recherches pour la sécurité (reportage)

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Un panel international de spécialistes a listé les dix applications des nanotechnologies jugées comme les plus intéressantes pour les pays en voie de développement : énergie (nouvelles cellules solaires et piles à combustible), agriculture (nanofertilisants), traitement de l'eau (filtration, décontamination, désalinisation), diagnostic médical, délivrance de médicaments, emballage et stockage des aliments, remédiation de la pollution atmosphérique, matériaux de construction, suivi de paramètres biologiques (glycémie, cholestérol), détection des insectes nuisibles et des vecteurs de maladies. Certaines d'entre elles ne sont pas trop compliquées, chères ou demandeuses d'infrastructures et peuvent être développées sur place. L'Inde, le Brésil ou la Chine y consacrent des investissements importants, et de nombreux autres pays, qui possèdent déjà une infrastructure universitaire et industrielle, comme l'Afrique du Sud, la Thaïlande ou l'Argentine font également de la recherche en nanotechnologies.

Des recherches en toxicologie évaluent les dangers réels ou supposés des nanotechnologies.

Risques potentiels

La notion de risque lié aux nanotechnologies comporte deux aspects : le danger (issu de la toxicité) et l’exposition. Les recherches en toxicologie sont là pour évaluer les dangers réels ou supposés.
L'étude de la pollution urbaine recherche son impact sur la santé humaine, notamment les effets des particules ultrafines émises par les véhicules diesel. Sur le même schéma, d'autres études qui font état d'interactions entre nanoparticules et cellules incitent à la prudence en cas d’inhalation, de pénétration par voie cutanée ou digestive. Une démarche d’anticipation est donc mise en place.

Dans les ateliers de production et de mise en œuvre, si les nanoparticules sont constituées de matière toxique (métaux lourds par exemple), elles peuvent exposer les hommes aux mêmes risques que sous forme macroscopique. Un risque potentiel supplémentaire est lié aux propriétés spécifiques des nanoparticules : surface multipliée, réactivité chimique… Des recherches sont donc menées actuellement pour étudier le devenir des nanoparticules et nanofibres si elles étaient inhalées. Les bonnes pratiques de travail sont très similaires à celles recommandées pour tout produit chimique dangereux, mais elles revêtent une importance particulière en raison de la grande capacité de diffusion des nano-objets dans l'atmosphère. Dans le milieu industriel, il faut concevoir des procédés qui minimisent les étapes d’exposition potentielles, par exemple en réalisant la collecte des nano-objets en phase liquide afin de garantir leur non-diffusion en cas d’incident. Il faut aussi veiller à automatiser les étapes du procédé, capter les polluants à la source, filtrer l'air des locaux avant rejet dans l'atmosphère, et équiper individuellement chaque travailleur d'une protection respiratoire et cutanée.

Dans le cas du consommateur, il s’agit d’éviter qu’il soit mis en contact avec un produit potentiellement dangereux. Ainsi, tout est mis en œuvre pour que les produits grand public ne contiennent pas de nanoparticules libres et pour éviter qu’un produit n’en génère, par exemple lorsqu’il vieillit ou se dégrade.

Des questions se posent sur les effets potentiels des nanoparticules manufacturées dans l’environnement (comportement, mécanismes de dégradation) et l’impact de leur dispersion sur les écosystèmes (danger éventuel pour certaines espèces). Des recherches visant à étudier leur écotoxicité sont mises en place.
De nombreux états, comme les États-Unis et la France, se mobilisent pour évaluer et maîtriser les risques liés aux nanoparticules et leurs effets secondaires éventuels ; prenant en compte leurs caractéristiques, leurs possibles voies de contamination, les moyens de protection, les moyens de production, le comportement des nanoparticules dans l’environnement…

En Europe, le CEA s’est associé en 2005 avec des partenaires R&D de l’industrie chimique et technologique pour constituer un « projet intégré » baptisé Nanosafe 2. Ce projet se décompose en quatre axes de développement :

• technologies de détection et de caractérisation des nanoparticules dès l’étape de production ;
  
  
• réseau international pour constituer une base de données sur les effets des nanoparticules sur l’organisme et l’environnement ;
  
  
• filières industrielles entièrement intégrées, dont l’objectif est de produire sans mettre en contact le précurseur de la nanoparticule (aérosol, gaz, liquide) et le composant final ;
  
  
• études d’analyses du cycle de vie et de filières de recyclage, afin de maîtriser les effets sur la santé et l’environnement, en association avec la Commission européenne de normalisation.

Pour la première fois, les répercussions sanitaires, environnementales et sociales sont considérées et étudiées parallèlement au développement des technologies et à la mise en place de méthodes sûres de production des nanoparticules. Cette simultanéité devrait permettre l’anticipation et la maîtrise des risques potentiels associés et faire évoluer des réglementations spécifiques en fonction des progrès des connaissances et des recherches en cours.

Questions éthiques posées par les nanosciences et les nanotechnologies

Par rapport à la problématique des nanotechnologies, la réflexion éthique dépasse les limites de la pure déontologie, définie comme un ensemble de comportements et de règles professionnelles. L’éthique analyse les changements que la recherche scientifique introduit dans le monde, les responsabilités des chercheurs vis-à-vis de la société et les réactions que suscitent en son sein les nouveautés techniques. L’excellence scientifique et l’innovation doivent être accompagnées des mesures de précaution correspondant aux incertitudes sur les nouveaux produits issus des nanotechnologies. S’ils souhaitent assurer l’acceptabilité des fruits de leurs recherches, les chercheurs sont tenus à prendre en considération les intérêts des différents acteurs. De multiples rapports tentent ainsi d’évaluer les impacts potentiels des nanotechnologies sur la société, par exemple, le rapport britannique « Nano­sciences et nanotechnologies : opportunités et incertitudes » réalisé en 2004.

Il recommande d’appliquer le principe de précaution, tout comme le rapport du Comité de la prévention et de la précaution français en 2006, suivi par celui de l’Agence française de sécurité sanitaire et de l’environnement au travail. L’Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques a organisé plusieurs concertations sur les nanotechnologies et établi un rapport « Nanosciences et progrès médical », incitant à mener les recherches sur les nano­sciences et nanotechnologies en parallèle avec celles sur les risques et impacts éventuels.

Depuis 2005, la Commission européenne a lancé un Plan stratégique européen afin de mener une réflexion approfondie sur les risques, les usages et les impacts des nanotechnologies. Mi-2007, elle a proposé l’adoption d’un code de conduite sur le même sujet, qui a été publié en février 2008. La Commission a également mis en place en mars 2008 le nouvel Observatoire européen des nanotechnologies.Pour la France, cet observatoire s’appuiera sur l’OMNT et le LARSIM.