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Modélisation des nanomatériaux dans l’environnement

 

L’évaluation réaliste des risques liés aux nanomatériaux nécessite de bien connaître dans quelles quantités, où et sous quelle forme les nanomatériaux sont présents dans l’environnement. Bernd Nowack a développé, avec son équipe et en collaboration avec l'EPF Zurich, des modélisations informatiques permettant d’évaluer de manière réaliste la concentration et le comportement de différents nanomatériaux.

Contexte (projet de recherche terminé)

Les risques et possibles effets toxiques des nanomatériaux synthétiques sur les organismes et l’écosystème font l’objet de vives discussions au sein de l’administration publique et de la communauté scientifiques. Avant le début du PNR 64, les méthodes de mesure et les données manquaient, permettant d’évaluer la concentration et le comportement des nanomatériaux dans l’environnement, rendant difficile une estimation factuelle d’un risque potentiel. Dans le cadre de son projet, Bernd Nowack a développé des modélisations informatiques qui simulent les flux de masse de six nanomatériaux relativement courants (nano-argent, nano dioxyde de titane, nano dioxyde de zinc, nanotube de carbone, fullerène et nano-or). Le premier modèle se base sur les quantités actuelles de production et d’utilisation des nanomatériaux en Suisse et dans l’UE. Il permet d’estimer les quantités de nanomatériaux libérées dans l’environnement par le passé, à l’heure actuelle et dans le futur. Le comportement des nanomatériaux dans l’environnement – mobilité, possibles processus de transformation et réactions avec d’autres substances - est, en terme d’importance, le second facteur de détermination des risques potentiels lié aux nanomatériaux. Pour cette raison, un second modèle a été développé, en collaboration avec l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich, qui simule le comportement des nanomatériaux dans l’environnement. Le croisement de ce modèle et des données de risque potentiel issues d’études écotoxicologiques permet au final une estimation factuelle des risques que représentent les nanomatériaux pour l’environnement.

Résultats

Les modèles informatiques permettent une représentation réaliste des concentrations de nanomatériaux dans l’environnement. Il s’avère que les concentrations estimées de nanomatériaux dans les eaux usées, les eaux de surface, les sédiments et les boues d’épuration sont plusieurs fois inférieures aux concentrations des matériaux conventionnels. De plus, il s’avère que les nanomatériaux se lient très rapidement aux particules en suspension présente dans les eaux, pouvant ainsi être efficacement éliminées. L’étude en outre confirme l’accumulation des nanomatériaux dans les sédiments. Le croisement des modèles de flux de masse et de comportement permet de calculer la concentration et la persistance actuelles des nanomatériaux dans les principaux fleuves suisses.

Importance

Les modèles informatiques conçus dans le présent projet livrent des données réalistes sur la concentration et la persistance de nanoparticules dans l’environnement. Ces données constituent une base factuelle pour l’évaluation des possibles effets toxiques des nanomatériaux sur les êtres vivants et forment ainsi un outil essentiel, pour les autorités comme pour les scientifiques, pour analyser de manière objective les risques liés aux nanomatériaux.

Titre original

Mass flow analysis and environmental risk assessment of nanomaterials

Direction du projet

  • Prof. Bernd Nowack

Autre requérant-e-s

  • Prof. Konrad Hungerbühler
  • Dr. Martin Scheringer

 

 

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 Contact

Prof. Bernd Nowack Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt EMPA Lerchenfeldstrasse 5
Postfach
9014 St. Gallen +41 71 274 76 82 nowack@empa.ch