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Graphène

Par l'équipe Avicenn - Dernier ajout avril 2021

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Synthétisé à partir de graphite et révélé au public en 2004 par André Geim et Konstantin Novoselov à l’université de Manchester (Angleterre) à qui il a valu le prix Nobel en 2010, le graphène est un nanomatériau souvent présenté comme "révolutionnaire".
Le graphène est constitué de feuillet(s) plat(s) formé(s) d’une seule épaisseur d’atomes de carbone.
Il est réputé très léger, imperméable, considéré comme inerte chimiquement, transparent, flexible mais extrêmement résistant (100 à 300 fois plus résistant que l'acier) et excellent conducteur de chaleur et d’électricité (il est plus conducteur que le cuivre) ; ses propriétés modulables sont donc vantées comme offrant de multiples possibilités dans quasiment tous les secteurs industriels.

Néanmoins, comme pour les autres nanomatériaux, il ne faut pas négliger le décalage qui peut exister entre les "promesses" du graphène et leur réalisation1, d'autant que le coût de fabrication de ce matériau reste extrêmement élevé2.

Au niveau international, le "Graphene Council" réunit d'importants fabricants de graphène et le portail "Grahene-info.com" publie des informations sur les dernières recherches et applications dans ce domaine.
Parmi les acteurs français figurent :
  • la société iséroise Graphène Production, créé en 2015, dit produire 90 tonnes par an de graphène, pour tous les secteurs de l’industrie.
  • la start-up "Carbon Waters", créée en décembre 2017 et issue d’un laboratoire CNRS, a développé et breveté un process de production de couche simple de graphène dans l’eau. Elle bénéficie du soutien de la Région Nouvelle Aquitaine, la BPI, de l’incubateur TechnoWest et d’un fonds d’investissement régional3.

En 2020 a été lancé un projet européen ISO-G-Scope pour développer des méthodes harmonisées de mesure et caractérisation du graphène.

Risques associés au graphène

En 2013, une équipe britannique de chercheurs préconisait une grande prudence dans l'utilisation du graphène4, afin de tirer les leçons des connaissances développées sur les risques associés aux nanotubes de carbone dont il se rapproche en partie.
En 2014, le SCENIHR alertait la Commission en ces termes : "Reviews5 suggest that graphene nanomaterials could exert a considerable toxicity and that considerable emission of graphene from electronic devices and composites are possible in the future. It is also suggested that graphene is both persistent and hydrophobic. Although these results indicate that graphene may cause adverse environmental and health effects, the results foremost show that there are many riskrelated knowledge gaps to be filled"6.

En 2015, des chercheurs français et européens se voulaient plus rassurants7 même si les études de toxicité n'en étaient encore qu'à leurs débuts.
Des articles publiés plus récemment sont venus nuancer le tableau en pointant des risques non négligeables, tout particulièrement en ce qui concerne l'oxyde de graphène8.

En mars 2018, Andrew Maynard a alerté sur les promesses hâtives de certains scientifiques de Northwestern University qui promeuvent l'utilisation de graphène dans les teintures pour cheveux9.

Fin 2018, un « Validation Service » du programme européen Flagship Graphene a été mis en place : le LNE, le 8 et l’Instituto de Nanociencia de Aragón - Universidad de Zaragoza, des laboratoires nationaux de métrologie et infrastructures indépendants mettent à la disposition des acteurs académiques et industriels du domaine leur expertise de la mesure, dans le but d’augmenter la qualité et la confiance dans les matériaux à base de graphène et apparentés (performances et maîtrise des risques, tout au long des chaînes de valeur jusqu’aux produits finis).

En mars 2021, les autorités canadiennes ont annoncé, par précaution, le retrait des masques contenant du graphène qu'elles avaient distribués au personnel de l’éducation, des garderies et de la santé. Il s'agit d'une mesure de précaution justifiée par le potentiel de toxicité pulmonaire précoce liée à l'inhalation de ce graphène. Des ONG ont demandé à ce que les masques contenant du graphène soient également retirés du marché européen10. En avril, plusieurs fabricants et leurs représentants ont insisté sur le fait qu'il existe de nombreux types de graphènes et de procédés pour les intégrer dans les masques ; tous les masques de graphène ne sont pas identiques, il ne faut donc pas céder à la "panique", mais accorder une attention particulière aux préoccupations sanitaires11. En l'occurrence, on ignore quels types de graphène sont intégrés aux masques sur le marché, ce qui rend plus compliquée l'évaluation du risque (quel relargage ? quelle toxicité ? ...).

En savoir plus

Ailleurs sur le web (ou en librairie) :

Notes et références :

1 - Voir par exemple :

2 - Le coût est d'autant plus élevé que le nombre de feuillets d'atomes de carbone est réduit ; les graphènes mono- ou bi-feuillet sont très difficiles à synthétiser, à manipuler et à déposer sur des supports - et ça reste vrai pour les "Few Layer Graphene" (FLG) qui comportent moins d'une dizaine de feuillets.

3 - Cf. Interview de Alban Chesneau, Président de Carbon Waters, Techniques de l'ingénieur, 25 avril 2018

4 - Cf. Safety considerations for graphene: lessons learnt from carbon nanotubes. Accounts of Chemical Research, 46(3), 692–701, 2013 (voir le résumé ici).

5 - Voir par exemple :
- Bianco, A. Graphene: Safe or Toxic? The Two Faces of the Medal, Bianco, A. Angew. Chem. Int. Ed., 52, 4986-4997, 2013
- Review of Potential Environmental and Health Risks of the Nanomaterial Graphene, Arvidsson, R et al., Human and Ecological Risk Assessment, 19: 873-887, 2013.

6 - Position Statement on emerging and newly identified health risks to be drawn to the attention of the European Commission, Vermeire T, SCENIHR, 2014

7 - Cf. Le graphène est-il toxique?, CNRS, Le Journal, mars 2015

8 - Voir notamment :
(Liste non exhaustive)

9 - Cf. Eager to dye your hair with ‘nontoxic’ graphene nanoparticles? Not so fast !, Andrew Maynard, The Conversation, 20 mars 2018

10 - Voir http://veillenanos.fr/wakka.php?wiki=NanoCovid19#MasquesCanada

11 - Cf. Companies respond to graphene masks "health hazard" scare, Graphene Info, 6 avril 2021 et Statement from the Graphene Council on face masks with graphene, 9 avril 2021

Fiche initialement créée en janvier 2018
  nanotubes de carbone graphène nanomatériaux oxyde de graphène risques