Des chercheurs européens s'efforcent de contrer les risques potentiels liés aux nanomatériaux utilisés par diverses industries pour les avancées technologiques.
Alors que d’autres rêvent grand, le Dr Otmar Schmid rêve petit. C'est parce qu'il travaille sur des nanomatériaux, qui sont si petits qu'ils sont invisibles à l'œil nu.
La demande mondiale de nanomatériaux est croissante. Des industries telles que l'électronique, l'énergie, l'alimentation, la médecine et les transports s'appuient sur les nanomatériaux pour réaliser de nombreuses avancées technologiques.
Les nanomatériaux comprennent des types synthétiques, fabriqués par exemple à partir de métaux ou de carbone, ou des versions naturelles telles que les cendres et la cellulose. Ils sont utilisés dans des produits allant des ordinateurs et vêtements aux vélos et peintures.
Compte tenu des vagues qu'ils créent dans de nombreux secteurs manufacturiers, les nanomatériaux sont considérés par certains comme la base d'une nouvelle révolution industrielle. En influençant les interactions entre les atomes, ces matériaux promettent une myriade de nouveaux produits allant de meilleurs médicaments à une énergie plus propre.
Par exemple, ils augmentent déjà la quantité d’électricité produite par les panneaux solaires et améliorent la durabilité des matériaux de construction. Ils pourraient tout aussi bien conduire à une informatique plus rapide, à des vêtements autonettoyants et à des soins de santé plus personnalisés.
Le prix Nobel de chimie a été décerné pour les avancées scientifiques en nanotechnologie. Trois chercheurs européens ont remporté le prix en 2016 et trois chercheurs basés aux États-Unis l'ont revendiqué en 2023.
Pourtant, ces matériaux contiennent des composants tellement microscopiques que les règles traditionnelles en matière de sécurité des produits pourraient ne plus s'appliquer.
"Un tout nouveau monde s'ouvre avec ces nouveaux matériaux", a déclaré Schmid, chef du groupe des aérosols pulmonaires au centre de recherche Helmholtz de Munich, en Allemagne. "Beaucoup ont des propriétés différentes de celles des matériaux conventionnels, ce qui peut modifier leur risque pour la santé humaine. Cela ne signifie pas que les nanomatériaux sont nécessairement plus dangereux, mais cela signifie que nous avons besoin de méthodes différentes pour déterminer s'il y a lieu de s'inquiéter."
Schmid et ses collègues sont des pionniers dans la recherche de moyens permettant de déterminer quand les nanomatériaux constituent un risque pour la sécurité et quand les entreprises et les gouvernements doivent agir.
"Nous devons concevoir ces matériaux de manière à minimiser les risques", a déclaré Miguel A. Bañares, professeur-chercheur au Conseil national espagnol de la recherche, ou CSIC. "Cela doit être une priorité lors de la phase de conception."
Bañares a dirigé un projet de recherche visant à développer des modèles informatiques capables de prédire si un nanomatériau pourrait être dangereux. Le projet, appelé NanoInformaTIX, s'est achevé en février 2023 après quatre ans.
Bañares a souligné l'importance de tout le domaine de la recherche en comparant les nanomatériaux au sable.
"Imaginez si vous avez une bouteille de sable fermée", a-t-il déclaré. "Si vous ouvrez cette bouteille, rien ne se passera. Si, cependant, vous ouvrez une bouteille contenant des nanoparticules, le simple fait de retirer le couvercle dispersera les particules. Vous pourriez donc, par exemple, les respirer."
En résumé, les nanomatériaux ont un « profil de risque » différent de celui des matériaux traditionnels.
"Nous prévoyons et modélisons les propriétés du nanomatériau", a déclaré Bañares. "De cette façon, nous pouvons mieux comprendre comment ils vont interagir avec l'environnement et le corps humain."
Ces informations peuvent être utiles aux entreprises lors de la conception de ces matériaux et aux régulateurs lors de l'évaluation de la sécurité des produits.
Jusqu’à présent, les régimes réglementaires en Europe et ailleurs ont été mis à jour pour couvrir les nanomatériaux simples. Le défi consiste à garantir que les règles suivent le développement de la prochaine génération de nanomatériaux, qui comporteront davantage de composants et une plus grande complexité.
Dans les nanomatériaux, les plus petites unités mesurent moins de 100 nanomètres. C'est mille fois plus petit que le diamètre d'un cheveu humain.
"Il faut des microscopes électroniques pour le rendre visible", a déclaré Schmid.
Avec un collègue nommé Dr Tobias Stoeger, Schmid coordonne un projet de recherche pour garantir la sécurité des futurs nanomatériaux.
Baptisé HARMLESS, le projet se déroule sur quatre ans jusqu'à fin janvier 2025 et se concentre sur des matériaux aux formes nouvelles.
"Nous développons des méthodes de mesure et des techniques de modélisation", a déclaré Schmid. "Grâce à eux, nous et d'autres pouvons voir le risque que représente un matériau."
Il a utilisé l'exemple des batteries pour souligner le défi en matière de recherche et de réglementation, affirmant qu'elles présentent une « énorme quantité » de complexité chimique.
"Il existe des milliards de paramètres qui peuvent être modifiés pour optimiser les performances, mais qui peuvent aussi s'avérer dangereux", a déclaré Schmid.
Les nanomatériaux ne peuvent présenter un risque que lorsqu'ils sont présents en certaines quantités ou lorsqu'ils sont appliqués avec d'autres matériaux. En savoir plus sur les bonnes quantités et combinaisons de nanomatériaux est une priorité pour HARMLESS.
"Il existe un manque de connaissances", a déclaré Schmid. "Nous devons comprendre les mécanismes biologiques sous-jacents associés à ces matériaux. Si nous le savons, nous pouvons décider quels sont les niveaux d'exposition sûrs."
Un objectif est d'assurer la sécurité lors de la phase de conception de nouveaux nanomatériaux.
Appelé « Sûr et durable dès la conception » ou SSbD, cela permettrait d'éviter la situation actuelle où les entreprises créent d'abord des matériaux et évaluent ensuite leurs risques potentiels.
"Les entreprises doivent fabriquer des produits sûrs et durables dès le début", a déclaré Schmid. "Vous ne voulez pas gaspiller de l'argent à produire quelque chose qui s'avère dangereux."
En 2022, la Commission européenne a publié un rapport SSbD sur les produits chimiques et les matériaux afin d'établir un cadre pour de nouvelles actions des régulateurs et des entreprises dans ce domaine.
Le rapport et des projets comme HARMLESS et NanoInformaTIX soulignent la nécessité pour les gouvernements et les industries de travailler ensemble sur la sécurité future des nanomatériaux.
Les projets de recherche de l'UE fournissent aux régulateurs des informations leur permettant d'affiner leur propre connaissance des matériaux et de garder une longueur d'avance sur un marché en évolution rapide.
"Les régulateurs dépendent de leurs connaissances", a déclaré Bañares. "Il est très important que les informations que nous collectons leur soient présentées de manière compréhensible."
Dans le même temps, les nouveaux nanomatériaux sont souvent si complexes qu'une certaine responsabilité en matière de sécurité incombera aux entreprises elles-mêmes, selon Schmid.
"Ces matériaux sont incroyablement avancés", a-t-il déclaré. "Ils sont tout simplement très difficiles à réglementer à l'avance."
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