Nanos et BTP

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Nanos et BTP

Par l’équipe AVICENN – Dernier ajout septembre 2022

Le BTP arrive dans le peloton de tête des secteurs le plus utilisateurs de nanomatériaux1 Voire le secteur numéro 1 selon le rapport Les réalités industrielles dans le domaine des nanomatériaux en France – Analyse de la réalité du poids des nanomatériaux dans la filière industrielle concernée, D&Consultants pour la Direction générale de la compétitivité, de l’industrie et des services (DGCIS, du Ministère du Redressement productif), juin 2012 . Une liste des nanomatériaux utilisés dans le BTP est disponible dans les bilans annuels de la déclaration obligatoire des nanomatériaux, préparés par l’Agence nationale de sécurité sanitaire (ANSES) et publiés par le ministère de l’écologie2Cf:https://www.ecologie.gouv.fr/nanomateriaux#e3.

Dans quels produits du BTP trouve-t-on des nanomatériaux ?

Vitres autonettoyantes, bois lasurés, ciments et bétons3Voir notamment :
Fracture toughness of one- and two-dimensional nanoreinforced cement via scratch testing, Akono AT, Philosophical Transactions of the Royal Society A., 379, 2203, août 2021
Renforcer les ciments par l’incorporation de nanomatériaux, Techniques de l’ingénieur, 10 septembre 2021
Des nanos dans le béton, Mathieu Porchet, Founding Partner at prllx, 16 juin 2020
, peintures4Voir notamment :
Pigments: The oldest nanomaterials in human history facing modern day challenges, Eurocolour & VDMI, Nanopinion, EUON, juin 2020
Et si on réfléchissait un peu pour abaisser la facture de climatisation ?, batiactu, février 2019 : « une peinture à base de nanoparticules céramiques blanches pour les toits plats peut abaisser la facture de climatisation de grands bâtiments »
List of nano-pigments on the EU market : Plus de 80 pigments de taille nano ont été recensés sur le marché européen en 2018 par l’agence européenne des produits chimiques (ECHA)
(particulièrement les ciments et peintures dits « dépolluants » dont le rapport bénéfices-risques n’est toutefois pas favorable aujourd’hui5Voir notamment : Des peintures pour purifier l’air ambiant, CEA Liten, novembre 2020), vernis, matériaux d’isolation, carrelages et joints, interrupteurs, conduits aérauliques, revêtements de trottoirs et de routes6Il s’agirait de nanorevêtements de dalles de béton conçus par l’université de Twente, aux Pays-Bas, censés décomposer les oxydes d’azote (polluants urbains nocifs) commercialisés en France par la société URBAPT. Cf. « Le titane : promesses et risques d’un dépolluant » in La civilisation des nanoproduits, Jean-Jacques Perrier, éditions Belin, septembre 2017, les nanomatériaux sont de plus en plus utilisés dans le bâtiment et la construction.


Pourtant, la législation n’impose pas encore l’étiquetage des produits utilisés dans la construction et le BTP, à l’inverse de ce qui se pratique dans les cosmétiques, les biocides et l’alimentation.

Le registre R-nano ne permet pas non plus d’identifier précisément les produits concernés.

Les nanomatériaux n’apparaissent pas (ou très peu) non plus dans les Fiches de Déclarations Environnementales et Sanitaires (FEDS, pour les produits de construction et de décoration) ni les fiches de données de sécurité (FDS pour les substances et les mélanges), malgré l’obligation, pour ces dernières, de contenir des informations sur les nanoformes et leurs risques depuis 2021.

Il faut donc croiser les sources 7Quelques documents peuvent vous aider, notamment :
Nano Pigments Inventory, ECHA, 2018 : plus de 80 pigments de taille nano recensés sur le marché européen
-Le site nanoshop.com permet de repérer des nanomatériaux utilisés dans la construction (vitres, métal, …).
Elcosh NANO – Construction Nanomaterial Inventory, Center for Construction Research and Training (CPWR) : 400 produits en septembre 2014
Aide au repérage des nanomatériaux en entreprise, INRS, juin 2014
Fiche d’aide au repérage des nanomatériaux (BTP), Direccte Bretagne, octobre 2013
, interroger les fabricants et fournisseurs, sans garantie de pouvoir identifier les nanomatériaux dans les produits finis – si ce n’est en recourant à des tests en laboratoire.

A quelles fins sont-ils utilisés ?

Les nanomatériaux sont utilisés dans le BTP pour leurs propriétés nouvelles ou renforcées par rapport aux matériaux classiques, structurés à l’échelle milli- ou micrométrique :

  • les fumées de silice amorphes, 100 fois plus petites que des grains de ciment, présentent une surface très élevée, de 15 à 30 m²/gramme ; comme les nanotubes de carbone, elles confèrent des propriétés de fluidité ou de résistance mécanique accrue, pour des bétons « très hautes performances » ou des mortiers de réparation nano-structurants
  • les nanoparticules de dioxyde de titane et d’oxyde de zinc sont vantées pour leur faculté de diminuer salissement, sous l’effet des UV, de matériaux utilisés notamment dans le BTP8Cf. notamment :
    – « La Cité des arts et de la musique de Chambéry, inaugurée en 2003, a été l’un des premiers bâtiments dont le ciment de couverture comprenait du TiO2 ; l’ont bientôt suivie l’hôtel de police de Bordeaux et l’îlot Mermoz à Maisons-Laffitte. Le pavillon italien de l’Exposition universelle à Milan en 2015 et l’église du Jubilé à Rome, inaugurée en 2007, sont d’autres exemples de bâtiments blancs autonettoyants utilisant des ciments à base de dioxyde de titane » : « Le titane : promesses et risques d’un dépolluant » in La civilisation des nanoproduits, Jean-Jacques Perrier, éditions Belin, septembre 2017.
    Nano-coating to protect buildings against pollution, Youris, septembre 2017
    – Eco-efficient construction and building materials, Torgal, FP & Jalali, S, Constr. Build. Mater., 25, 582-590, 2011
    – Application of titanium dioxide photocatalysis to create self- cleaning materials, Stamate, M.; Lazar, G. Modell. Otpim. Mach., Build. Field (MOCM), 13 (3), 280-285, 2007 comme le ciment, les céramiques, les peintures, les vernis

  • les nanoparticules d’argent sont utilisées pour ses propriétés antibactérienne ou antifongique
  • l’oxyde d’aluminium accroît la résistance aux rayures des matériaux
  • les nanomousses (hydro-NM-oxyde) et nanostructures confèrent une bonne isolation thermique et phonique.

Quels sont les risques associés ?

Risques sanitaires et environnementaux

L’utilisation à grande échelle de matériaux contenant des nanomatériaux n’est pas sans risques pour l’environnement et la santé des travailleurs exposés.

  • En 2019, le Comité scientifique européen sur les risques sanitaires, environnementaux et émergents (SCHEER) SCHEER a rappelé10Cf. Statement on emerging health and environmental issues, Scheer, 2018 a alerté sur les nanoparticules relarguées dans l’environnement par des matériaux et déchets de construction (lors des processus de rénovation et de démolition, lors du recyclage, de la mise en décharge ou de l’incinération mais aussi lorsque les nano-revêtements ne sont pas correctement fixés, lorsqu’ils se dégradent). Il a rappelé que les nanoparticules qui se retrouvent alors dans les systèmes aquatiques peuvent avoir des effets néfastes sur la vie aquatique et marine et dans les sols. Des interactions microbiennes essentielles peuvent être perturbées. Il a déploré l’absence de réglementation exigeant l’étiquetage ou d’identification des matériaux de construction contenant des nanomatériaux, qui entrave l’identification pourtant nécessaire des sources et des flux de nanomatériaux qui peuvent être relargués – ainsi que l’évaluation des risques qu’ils peuvent entraîner.
  • En 2019, un webinar du LNE a présenté les risques liés à la dégradation thermique des nanomatériaux dans le transport et l’habitat.

Sans possibilité d’identifier si des nanomatériaux sont présents dans les matériaux utilisés dans le bâtiment, comment s’assurer de leur recyclabilité ? Ce manque d’informations sur la nature des matériaux pose un gros problème pour l’économie circulaire dans le domaine du bâtiment.

Risques économiques

Les risques ne sont pas seulement sanitaires et environnementaux : ils sont aussi d’ordre économique, notamment pour les maîtres d’ouvrages. En effet, le désamiantage coûte très cher encore aujourd’hui et pose encore de nombreuses questions11Voir notamment 25 ans d’amiante : le scandale continue, InfoDiag, Hors-Série, septembre 2022. Les autorités pourraient être amenées à ordonner le « dénanoparticulage » de bâtiments, à l’occasion des travaux de rénovation de peintures ou de déconstruction d’un bâtiment par exemple, les maîtres d’ouvrage devront en supporter les coûts !

Face aux risques, quelques précautions ?

Dès 2008, le Grand Conseil de la République et canton de Genève a déconseillé l’utilisation du TiO2 nanoparticulaire sur les chantiers de l’Etat ainsi que dans les constructions des entreprises privées12Santé : droit dans le mur… autonettoyant, Alternative Santé, 6 janvier 2016 et Rapport M 1741-A du Conseil d’Etat au Grand Conseil de Genève, 2008, sur la base d’une l’étude réalisée par le Service cantonal de toxicologie industrielle et de protection contre les pollutions intérieures qui considère qu’il est « irresponsable d’utiliser un tel produit avant même de rechercher les dangers connus et d’évaluer leurs risques », déplore « l’emploi prématuré de ces produits en Italie, en France et en Belgique » et souhaite « que ces imprudences ne soient pas répétées sur le territoire de notre Canton »13Annexe 2 du précédent document..

Quelles sont les recherches sur le sujet ?

En France, l’INRS, l’INERIS, l’ANSES, le CEA et d’autres organismes de recherche en France et à l’international travaillent pour en savoir plus. Nous relayons leurs publications quand nous les repérons.

Au niveau francais

A noter plus particulièrement :

  • Le projet EnDurCrete (2018-2021) mené dans le cadre du programme de recherche et d’innovation européen Horizon 2020 vise ainsi à concevoir des bétons innovants, « verts » et durables, intégrant des sous-produits industriels et des systèmes hybrides faisant intervenir des nanotechnologies.
  • Le projet « Release_NanoTox » (financement ANSES 2015-2018) qui vise à apporter, par une approche réaliste, des connaissances nouvelles concernant l’impact potentiel des nano-objets issus de matériaux nanocomposites sous contrainte d’usage, sur les fonctions cérébrales. « L’impact toxicologique in vivo sur les fonctions cérébrales associé à l’inhalation d’un aérosol est encore trop peu étudié », précise-t-on au LNE. Les équipes scientifiques ont développé un banc expérimental permettant de réaliser une exposition réaliste à partir de nanoparticules de TiO2 issues du ponçage de matériaux nanoadditivés. Le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) et le LNE (Plateforme MONA) ont participé à la phase de caractérisation aéraulique de ce banc et à la caractérisation physico-chimique des nano-objets émis dans la chambre d’exposition. Puis l’ANSES et le laboratoire CarMeN ont été impliqués pour les phases d’exposition par inhalation et d’analyse in vivo des altérations morphofonctionnelles cérébrales des souris au cours de l’exposition. Les premiers résultats, en cours d’exploitation, montrent une altération des performances locomotrices des souris exposées aux peintures contenant des nanoparticules de TiO2 14Voir: –Chronic mice exposition to aerosol emitted from TiO2 nano-additives paints sanding: effect on locomotor activity, Demon F et al., Nanosafe 2018, novembre 2018
    In vivo evaluation of the potential neurotoxicity of aerosols released from mechanical stress of nano-TiO2 additived paints in mice chronically exposed by inhalation, Maxinay S et al., J. Phys.: Conf. Ser., 838 012025, 2017
    Rapport d’activité Recherche 2016, LNE, 2016
    .
  • Le projet IMP-AIR (Impact des matériaux photocatalytiques sur la qualité de l’air des environnements intérieurs », CSTB, CEA) : Le marché voit se développer des matériaux nano-additivés dont une grande partie revendique une action dépolluante de l’air. Le projet IMP-AIR a étudié l’efficacité, l’innocuité et la pérennité de plusieurs matériaux photocatalytiques soumis à différentes conditions de vieillissement : des céramiques, des peintures, des enduits et des lasures. Le projet a apporté des connaissances nouvelles sur l’impact de ces matériaux sur la qualité de l’air intérieur. Cela concerne notamment les sous-produits réactionnels formés en présence d’une pollution chimique représentative des environnements intérieurs, et le relargage de (nano)particules lors de sollicitations mécaniques.
  • Le projet EMANE : « Etude du relargage de nano-objets manufacturés en fonction du vieillissement de matériaux nanocomposites dédiés au bâtiment » (LNE, CSTB ; financement de l’ADEME)
Au niveau européen

Au niveau européen :

  • Le projet EnDurCrete (2018-2021) vise à concevoir des bétons innovants, « verts » et durables, intégrant des sous-produits industriels et des systèmes hybrides faisant intervenir des nanotechnologies, pour des applications civiles, industrielles et offshore
  • Le projet NanoGeCo vise à caractériser les fractions non volatiles des peintures aérosols dans les applications sous forme de process de revêtements sous forme de spray
  • Un projet de recherche européen intitulé NanoHouse a étudié le cycle de vie des nanomatériaux pour la construction, en particulier sur l’exposition chronique pour les nanoparticules d’argent et de dioxyde de titane contenues dans les peintures et revêtements utilisés en intérieur et à l’extérieur des habitations. Les travaux menés de 2010 à 2013 ont évalué le taux de relargage des nanoparticules de 1 à 2% seulement – et sous forme d’agglomérats15Research into the safety of nanoparticles – No nano-dust danger from façade paint, EMPA, 13 janvier 2014 ; subventionné à hauteur de 2,4 millions d’euros par la Commission européenne, sur un budget global de 3,1 millions d’euros, le projet NanoHouse s’est étalé de janvier 2010 à juin 2013, avec pour partenaires français le CEA et ISTerre.Mais d’autres études sont beaucoup moins rassurantes : une étude de l’INERIS et de l’université de Compiègne publiée début 2015 a par exemple montré que le nanorevêtement de dioxyde de titane appliqué sur une façade de bâtiment peut se détériorer sous l’effet du soleil et de la pluie ; ce faisant, il entraîne le relargage de particules de titane dans l’air en quelques mois – et qui plus est, sous forme de particules libres (plus dangereuses que lorsqu’elles sont agglomérées entre elles ou avec des résidus d’autres matériaux)16Cf. Shandilya, N et al., Emission of titanium dioxide nanoparticles from building materials to the environment by wear and weather, Environmental Science & Technology, 49(4): 2163-2170, 2015 ; un résumé vulgarisé est accessible gratuitement ici : Nanocoating on buildings releases potentially toxic particles to the air, « Science for Environment Policy », Commission européenne, 28 mai 2015, il convient donc dans ces conditions de minimiser le recours aux nanorevêtements.


Ailleurs sur le web

En anglais :

Une remarque, une question ? Cette fiche réalisée par AVICENN a vocation à être complétée et mise à jour. N'hésitez pas à apporter votre contribution.

Les prochains RDV nanos

13
Déc.
2022
Nanotechnologies, virage ou mirage ? (FCE CFDT, Paris)
Paris
  • « Quelles démarches de prévention pour limiter les risques ? »
  • Journée Santé Travail sur l’impact des nanotechnologies sur la santé
  • Organisateur : Fédération Chimie Energie (FCE) de la CFDT
  • Intervenants : FCE, INRS, AVICENN
  • Site internet : www.fce.cfdt.fr/…
31
Jan.
2023
Future-proof Approaches for Risk Governance – Lessons Learned from Nanomaterials (NANORIGO, RiskGONE & Gov4Nano, en ligne)
En ligne
Conférence
  • Conférence
  • Sujet : « future challenges in risk governance of nano- & advanced materials. This includes safe- and sustainable by design (SSbD) and harmonisation and standardisation »
  • Organisateurs : NANORIGO, RiskGONE et Gov4Nano, en collaboration avec le « Working Party on Manufactured Nanomaterials » de l’OCDE
  • Site internet : www.eventbrite.com/…
5
Juin
2023
NanoSafe conference 2023 (CEA, Grenoble)
Grenoble
Conférence
  • 8ème conférence internationale sur les questions sanitaires pour une approche responsable des nanomatériaux
  • Du 5 au 9 juin 2023
  • Organisateur : Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
  • Site internet : www.cea.fr/cea-tech/pns/nanosafe/…  

Cette fiche a été initialement créée en février 2019


Notes & références

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