Thierry Farouz Dr Daniel Bloch - Société de Médecine & Santé au ...

La maîtrise du risque 

« nanomatériaux » 

Thierry Farouz 

Chef des Services maîtrise des risques 

CEA Grenoble 

Dr Daniel Bloch 

Conseiller médical CEA 

pour les nanomatériaux 

CEA Grenoble, Thierry Farouz, Daniel Bloch 1/30 Société de médecine du travail 

Lyon le 3 octobre 2008

Quelques domaines d’application 

des nanotechnologies 

• Matériaux composites, poudres, enrobages, céramiques 

• Catalyseurs 

•Cosmétologie 

• Nanoélectronique, électronique moléculaire, optronique 

• Médecine biologie 

– Puces à ADN 

– Labs on chips 

– Sondes diagnostiques (boites quantiques) 

– Vecteurs de médicaments 

• Convergence NBIC: Nano-bio-info-cogno 

CEA Grenoble, Thierry Farouz, Daniel Bloch 

2/30 

Société de médecine du travail 

Lyon le 3 octobre 2008 



Parmi les nanotechnologies,celles qui posent des questions en terme de 

risque pour la santé et l’environnement sont celles qui sont susceptibles de 

libérer des particules ayant 2 ou 3 dimensions < 100 nm . 

• 2 dimensions < 100 nm: 

nanotubes de carbone, 

nanofils de silicium, de ZnO, 

• 3 dimensions < 100 nm: particules globalement sphériques: 

nanopoudres 

=> Nanoparticule = particule fabriquée intentionnellement 

(ENP = Engineered Nano Particle) 


3/30 



Quantum Dots 




4/30 



The Royal Society & The Royal Academy of Engineering Nanoscience and nanotechnologies | July 2004 | 



Que recouvre la maîtrise des risques ? 

Identification 

de la source 

de dangers 

Analyse 

qualitative et 

quantitative 

du risque 

Evaluation 

des risques 

professionnels 

EvRP 

Mesures de 

prévention 

collective 


prévention 

individuelle 

Traçabilité 

des 

expositions 

potentielles 

Gestion des 

incidents et 

des accidents 

Sensibilisation 

et formation 

des salariés 

Protection de 

l’environnement 



Dangers et Précautions 

3 – La réglementation et les normes 

L 4121-2 du code du travail: 9 principes de prévention 

Eviter les risques 

Evaluer les risques qui ne peuvent pas être évités 

Combattre les risques à la source 

Adapter le travail à l’homme 

Tenir compte de l’état d’évolution de la technique 

Remplacer ce qui est dangereux par ce qui n’est pas dangereux ou 

par ce qui est moins dangereux 

Planifier la prévention 

Prendre des mesures de protection collective en leur donnant la 

priorité sur les mesures de protection individuelle 

Donner les instructions appropriées aux travailleurs 






Quelle est la source de danger ? 

Nanoparticules susceptibles d’être libérées 

dans les ambiance de travail ou 


≠ nanotechnologies 






48 postes de travail 

moins de 120 personnes 



Classification 

Des postes 

«nano» 

Broyage et manipulation de poudres: 5 postes 

Mise en solution de poudres et utilisation 

de nanoparticules en voie humide : 9 postes 

Croissance de nano tubes et fils sur substrats : 

10 postes 

Synthèse de nanofils 

et de nano cristaux en solution : 5 postes 

Préparation d’échantillons : 12 postes 

(clivage, caractérisation) 

Autres : 7 postes 

(banc d’essai, calcination, sonde, 

encapsulage, fonctionnalisation, nettoyage de réacteur, 

etc…) 



Analyse 

qualitative et 

quantitative 

du risque 

Paramètres 

Evaluation 

des risques 

professionnels 

EvRP 

la nature des nanoparticules 

(poudre, nanofil, nanotube, nanocristaux) 

et les quantités mises en jeu 

(du mg au(x) kg(s)) 

la manipulation en voie sèche 

et/ou voie humide, particules fixées sur substrat 

la nature des risques 

(chimique, incendie et ATEX) 

Evaluation qualitative du risque 

et hierarchisation 

les étapes du procédé (phases critiques) 

et les expositions potentielles associées 

(durée, fréquence) 




prévention 

collective 

Quelles protections collectives adapter ? 

confinement statique: réacteur, 

boite à gant 

confinement dynamique: hotte ventilée, 

aspiration à la source, ventilation des locaux et 

des équipements de travail 

signalisation du risque 

nano matériaux 

ηaηo 


prévention 

individuelle 

Protection: 

Quelles protections individuelles adapter ? 

des voies respiratoires (masque FFP3, 

APVR, ARI) 

du corps et des membres 

(blouse, tenue papier, gants) 



Traçabilité 

des 

expositions 

potentielles 

Renseignement de la : 

Quelle traçabilité pour un suivi médical ? 

Fiche de poste et de nuisance 

et des niveaux d’exposition 

Fiche procédé « nano matériaux » 



Gestion des 

incidents et 

des accidents 

Sensibilisation 

et formation 

des salariés 

Rédaction de consigne de sécurité 

Visites d’installation 

Rédaction de procédures d’intervention 

Exercice de sécurité 

Sensibilisation des agents FLS 

Formation des salariés 

Comment gérer au mieux les incidents ? 





Gérer les déchets 

Comment protéger l’environnement ? 

Identification de la nature des 

déchets spécifiques : consommables et solvants 

, substrats 

Confinement des déchets sous double enveloppes 

Identification d’une filière d’élimination 

(déchets liquides et solides « nano ») 

Filtrer les effluents gazeux avant rejet 

Mise en place de filtres THE sur les conduits 

d’extraction et les équipements de travail 





Gérer les transports 

Comment protéger l’environnement ? 

UN 2811 

Solide organique toxique 

rattachement par défaut des nanomatériaux aux 

rubriques « solides organiques toxiques » et « solides 

inorganiques toxiques » 

mise en place d’une procédure: poudre, nanotube 

achat de conteneurs normalisés ADR 

UN 3288 

Solide inorganique toxique 



Ce qu’il faut retenir….. 

La maîtrise du risque « nanomatériaux », un principe 

de précaution basé sur: 

la connaissance des: 

caractéristiques physico-chimiques des matériaux 

risques associés: chimique, toxique, etc. 

l’expérience des méthodes et outils validés de 

prévention: confinement, protection collective puis 

individuelle, la sensibilisation et la formation des 

acteurs 

une gestion globale des risques, de la nature des 

matériaux mis en oeuvre, aux déchets en passant par 

toutes les phases du procédé et des expositions 

associées 

l’adaptation des mesures de protection à chaque 

situation 



Dans le doute sur le danger 

=> principe de précaution 

Des moyens de prévention efficaces existent. 

• Limitation ALARA des expositions du personnel 

et de l’environnement 

⇒ Méthodes d’ingénierie, 

confinement statique et dynamique, 

captation à la source … 

Les méthodes efficaces pour les gaz 

devraient être efficace pour les nanoparticules 

⇒ Filtration de l’air extrait 

⇒ Appareils de protection respiratoire, 

masques filtrants 

⇒Qu’en est-il de l’efficacité des médias filtrants ? 


18/30 



Fiche technique de hotte à filtre « très haute 

efficacité» (HEPA) 

Un filtre ne se comporte pas comme un tamis 


19/30 



La théorie de la filtration 

?? Rebond thermique 

Si Ø < 10-20 nm 


20/30 



Dépôt dans les voies respiratoires 

Modèle de la CIPR 1994 Norme EN 481 : 

échantillonnage des aérosols 

Nanoparticules 

Fraction alvéolaire 

O. Witschger 


21/30 



Résultats obtenus sur des filtres 

% Penetration 


Face Velocity = 9.6 cm/s, Graphite Nanoparticles 

100 

10 

1 

0,1 

0,01 

0,001 

0,0001 

0,00001 

0,000001 

e-PTFE membrane Filter 

HEPA H12 Filter 

Fiber glass 


Fiber glass 


Cellulose 

0 20 40 60 80 100 

Particle size (nm) 

Contributeurs : A. GUIOT, F. ROUILLON, P. BOMBARDIER & F. TARDIF 

22/30 



Tests des filtres et masques au CEA Grenoble 

http://www.nanosafe.org/node/907 

Le flux d’air de 1 à 110 L/min (respiration humaine 

de l’ordre de 30 L/min) est généré par dépression en 

aval du media à tester. 

représentatif des conditions d’utilisation. 


23/30 



• Tests d’efficacité de filtration de medias filtrant pour les 

nanoparticules de carbone (10/100nm) 

Vitesse du flux: 6.9 cm/s 

(55 l/min) 


1ère distribution centrée 

sur un diamètre de 30 nm 

filtres APA < 0,05 % < 0,02 % 

filtres Environnement < 0.002 % < 0.004% 

Filtre 85 g/m 2 < 0.6% < 0.3% 

FiltreA700G U15 < 0.0003% < 0,0002% 

Filtrer TRA600G H14 < 0. 0007% < 0.0005% 

Filtre TRA650G H14 < 0.0008% < 0.0006% 

Conclusion: 

1. Tous les filtres testés sont également 

efficaces pour les petites particules 

2. Pas de rebond thermique détecté au 

dessus de 10 nm 

24/30 

20000000 

18000000 

16000000 

14000000 

12000000 

10000000 

8000000 

6000000 

4000000 

2000000 

Seconde distribution 

centrée sur un 

diamètre de 80 nm 

Number part icle dist ribut ions 

Carbon aerosol generator - 55l/ mn - Ar1A1SC999 & Ar1A2,5SC10 

0 

Particle diameter (nm) 



• Test d’efficacité de filtration de cartouches de 

masques (30-80nm) 

20000000 

18000000 

16000000 

14000000 

12000000 

10000000 

8000000 

6000000 

4000000 

2000000 

Diametre de particules 30 nm 80 nm 

Pénétration maximale

Front side of th e 

sample to be 

tested 

Pressure gauge 

(front/back side) 

Tests des gants et tenues de protection 

Particles flow for 

sample front side 

gaz weeping 

Back side of the 

sample to be 

tested 

To exit (filter 

before flowing to 

environment ) 

To SMPS + C 

Filtered argon for 

sample back side 

gaz weeping 


Particles flow 

Test sample 

Filtred air 

SMPS+C 

On maintient une concentration de nanoparticules dans la cellule amont. 

Une différence de pression de l’ordre de 20 g/cm 2 simule un contact nanoparticules 

/ gant ou tenue de protection. Les particules qui passent au travers du media par 

diffusion sont détectées par SMPS dans la partie avale de la cellule. 

Méthode dérivée de la “Through-diffusion” method standards NF EN 374 and NF EN ISO 6529). 

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Carbon generator 



Test d’efficacité de filtration des gants pour 

des nanoparticules de carbone (10-100nm) 


• Résultats à 80 nm 

Matériau Epaisseur flux des particules 

Nitrile Purple 

Kimberley Clark 

Latex 

BAG Piercan 

Latex PFE 

Kimberley Clark 

Neoprene 

420 Mappa 

Vinyl 

DAK Technical CEA 

(part/min) 

100 µm 28 500 

27/30 

Coefficient 

de diffusion 

(m²/s) 

3,18e-08 

650 µm 21 000 

1,26e-08 

150 µm 7 500 

9,38e-08 

700 µm 12 000 

1,00e-08 

150 µm 6 000 

1,52e-07 

A 30 nm la pénétration des particules est non mesurable. 

Même comportement que les filtres. 



Tests d’efficacité de filtration des vêtements 

pour des nanoparticules de carbone(30-80nm) 

Blouse coton 

CEA Grenoble 

Combinaison 

“Best Body 

Plus” 

Combinaison 

Tychem 

Combinaison 

Tyvek 

Epaisseur 

en 

microns 

650 

320 

210 

115 

Flux de 

particules 

de 30 nm 

(Particules/mi 

n) 


28/30 

Flux de 

particules 

de 80 nm 

(Particules/min) 

9,65e+08 7,00e-03 1,29e+09 

1,87e+09 

1,22e+08 

2,55+08 

Coefficient de 

diffusion 

en m²/s 

Particules de 30 

nm 

6,68e-03 

2,88e+08 

2,86e-04 1,22+08 2,86e-04 

4,27e-04 

6,91e+07 

Coefficient de 

diffusion 

en m²/s 

Particules de 80 

nm 

9,38e-03 

1,03e-03 

1,16e-04 



Conclusion 

• Toxicité des nanoparticules: grandes incertitudes, et probablement pendant encore 

plusieurs années 

• Dans le doute: limiter au maximum l’exposition des travailleurs. 

• Des moyens de prévention efficaces existent. Ils doivent être mis en œuvre par des 

professionnels de l’hygiène industrielle formés aux aspects spécifiques des 

nanoparticules. 

• Nous préparons aujourd’hui la gestion du futur 

et des éventuels litiges à venir. 

⇒Organiser dès à présent la traçabilité des expositions professionnelles 

⇒ Epidémiologie 

⇒ Documentation de l’information des salariés potentiellement exposés 

⇒ Intérêt médico-légal 


29/30 



Merci de votre attention… 

Plus d’informations à : 

http://www.nanosafe.org/node/907 

http://www.omnt.fr 


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