Des chercheurs de l'Université de Wageningen fournissent le premier modèle spatio-temporel explicite au monde qui simule le comportement et le devenir des nanoparticules manufacturées (ENP) dans les eaux de surface. Le chercheur de Wageningen Bart Koelmans :"Ceci est important pour garantir la sécurité des nanotechnologies. Nous avons besoin d'avoir une évaluation des risques des ENP pour l'homme et l'environnement."
La nanotechnologie se développe rapidement, avec comme conséquence l'émission en croissance rapide de nanoparticules manufacturées inférieures à 100 nm. Les ENP sont difficiles à mesurer dans l'environnement, de sorte que les évaluations de l'exposition doivent s'appuyer sur la modélisation. Les modèles précédents ne pouvaient prédire les concentrations de fond moyennes qu'à l'échelle continentale ou nationale.
NanoDUFLOW
Le nouveau modèle NanoDUFLOW cependant, développé par Joris Quik, Jeroen de Klein et Bart Koelmans et récemment décrit dans le magazine Water Research, est capable de simuler les concentrations d'ENPs, et leurs homo- et hétéroagrégats dans l'espace et le temps, pour tout régime d'écoulement hydrologique d'une rivière. Sous le capot de NanoDUFLOW se trouve un « moteur » qui calcule toutes les interactions pertinentes entre 35 types de particules, y compris les ENP, et qui décide de l'agrégation, décantation ou écoulement prolongé de la rivière. Le taux de ces interactions dépend des conditions d'écoulement dans la rivière, qui sont calculés dans le module d'hydrologie de NanoDUFLOW. Ce module peut être paramétré pour correspondre à la structure de canal de n'importe quel bassin versant tel que défini par l'utilisateur, permettant une grande flexibilité.
Développement du modèle
Le développement du modèle a pris une route longue et sinueuse. Les ENP sont des substances chimiques émergentes aux propriétés uniques, ce qui implique que de nouvelles descriptions de processus devaient être développées. L'un des principaux paramètres de ce nouveau type de modèles est l'efficacité de la fixation. L'efficacité de l'attachement est la chance que deux particules restent ensemble lorsqu'elles entrent en collision, une chance qui dépend de la nature des particules en collision et de la chimie de l'eau. Une méthode de calcul intelligente devait être développée pour permettre l'estimation de l'efficacité de fixation à partir d'expériences en laboratoire avec des ENP et des particules naturelles et des eaux collectées sur le terrain.
Utilisation de NanoDUFLOW pour l'évaluation des risques des nanomatériaux
Afin d'assurer la sécurité des nanotechnologies, la société demande une évaluation des risques des PEV pour l'homme et l'environnement. Une évaluation des risques pour les ENP nécessite une évaluation de l'exposition aux ENP, et des effets causés par les ENP, qui peuvent ensuite être comparés dans une caractérisation des risques. Alors que les modèles précédents au niveau de l'examen préalable peuvent toujours être le premier choix pour les niveaux inférieurs de l'évaluation des risques, On pense que NanoDUFLOW est utile pour les niveaux supérieurs de l'évaluation des risques, où les risques spécifiques au site doivent être traités. Des simulations avec NanoDUFLOW ont montré l'apparition de « points chauds » clairs de contamination ENP dans la colonne d'eau et dans les sédiments. Par ailleurs, NanoDUFLOW était capable de simuler la spéciation des ENP sur différentes fractions granulométriques. Cette spéciation définit les fractions écotoxicologiquement pertinentes des ENP, pour une variété de traits d'espèces. À cet égard également, NanoDUFLOW contribuera à affiner l'évaluation des risques pour les PEV.
