Nanoparticules : prévention des expositions

Nanoparticules : prévention

par Marie-Thérèse Giorgio
23 février 2024 | 0 commentaire

Nanoparticules : suivant le type de tâche effectuée, aérosolisation, mélanges remplissage, nettoyage, maintenance, les mesures de prévention à mettre en place seront différentes.

Principales options de prévention
Recommandations générales applicables aux substances chimiques
Facteurs pouvant contribuer au risque sur les lieux de travail
Mesures générales de prévention sur les lieux de travail
Mesures de prévention en fonction de la tâche effectuée
Efficacité de filtration d’un filtre pour les PUF
Risque d’explosion
Conduite à tenir lors de renversements ou dégagements accidentels de nanoparticules

Principales options de prévention en cas d’exposition aux nanoparticules

Modifier le procédé ou l’activité pour ne plus produire ou utiliser la substance dangereuse.
Remplacer la substance par une autre moins dangereuse.
Utiliser la substance sous une forme plus sûre:
Par exemple à l’état aggloméré ou en pastille, ou en liquide plutôt qu’en poudre.
Optimiser le procédé pour limiter l’exposition ou mise en vase clos.
Contrôler l’exposition à la source d’émission.
En dernier recours: équipement de protection individuelle.

Recommandations générales applicables aux substances chimiques

Appliquer les exigences et recommandations générales applicables aux substances chimiques:
Notamment la directive 98/24 du 7 avril 1998 relative à la santé et à la sécurité des travailleurs exposés aux agents chimiques:
Celle ci prévoit la fixation de valeurs limites: il en existe seulement pour quelques cas:

Noirs de carbone.
Particules diesel.
Certaines silices amorphes

Il n’existe pas de PUF qui présenterait les dangers des PUF en général.
Dans tous les cas où des données sont disponibles pour des particules de taille «classique», c’est à dire micromètriques ou plus grosses, de même nature chimique.

Pour élaborer une prévention,
il faut partir du principe que les PUF correspondantes présentent au moins la même toxicité et sont probablement plus dangereuses.

Certaines particularités toxicologiques, en particulier liées à l’inflammation pulmonaire dépendent globalement plutôt du nombre ou de la surface des particules..

Schéma général de la démarche de prévention ( Mark 2004)

Identifier les dangers présentés par l’agent chimique.
Evaluer les risques pour la santéau travail en fonction.
- Des procédés appliqués
- Des modes de travail.
Mesures à prendre pour prévenir ou limiter le risque.
Vérfier l’efficacité des mesures prises.

Facteurs pouvant contribuer au risque d’exposition aux nanoparticules sur les lieux de travail

Ces facteurs peuvent être évalués.

Quantités produites.
Exposition potentielle à la production, la manipulation et l’utilisation.
Les voies d’exposition des travailleurs:
- Inhalation,
- Voie cutanée,
- Voie orale.
Les propriétés chimiques:
- Composition,
- Réactivité,
- solubilité.
Les facteurs physiques:
- Facteur de forme,
- Caractéristiques des particules isolées et agglomérées,
- Surface spécifique.
Données toxicologiques, recherche d’autres expositions susceptibles d’aggraver le risque.
- Donnes d’exposition.
Quelles sont les performances réelles des dispositifs de prévention pour les produits manipulés: gants, filtres, aspiration.

Mesures générales de prévention sur les lieux de travail

La production de PUF requiert normalement l’isolement complet du procédé: vase clos.

Quand se produit l’exposition aux particules ultra-fines?

Lors de la manipulation des produits formés.
Lors du nettoyage.
Lors de la maintenance des installations.

L’évaluation de la pollution de l’air ambiant et l’importance potentielle de l’exposition par voie pulmonaire, cutanée est au centre du système.

Modifier le procédé de fabrication

La fabrication doit être réalisée en phase liquide plutôt qu’en phase gazeuse.

La fabrication doit être réalisée en vase clos, et de préférence en continu.
L’agitation des milieux liquides ou solides doit être limitée
Pour éviter au maximum la formation d’aérosols inhalables ou alvéolaires.
Les produits qui ne répondent pas aux critères de fabrication ne doivent pas être rejetés sur place ou dans l’environnement.
Limiter l’accès de la zone

Dispositifs optimisés pour les particules ultra-fines

Utiliser des dispositifs optimisés pour ventiler, filtrer, évacuer les PUF

En laboratoire, la hotte à flux laminaire est préférée à la hotte classique.

Pratiques de travail

Réduire le plus possible les risques d’exposition

Les pratiques individuelles ont une forte influence sur l’exposition.
Chaque travailleur doit être sensibilisé et formé à sa propre sécurité.
Utiliser des EPI adaptés à la physiologie de chacun, chaque fois que les procédures le prévoient.

Port des équipements de protection individuelle

Le port d’équipement de protection individuelle est à réserver aux situations où les mesures de prévention générale sont insuffisantes.

L’efficacité de leur protection et leurs bonnes conditions d’utilisation doivent être vérifiées en situation et dans la durée: saturation, usure…
Il ne semble pas exister de données relatives à la pénétration de gants ou de vêtements protecteurs par les Particules ultra-fines.
Une attention particulière doit être portée aux points faibles:
- Manches,
- Fermetures éclair,
- Endroits de pliure fréquents.
Pour les masques:
- Préférer les dispositifs à apport d’air externe en raison de la facilité des PUF à passer par la moindre fuite.

Suivi régulier des conditions de travail et de l’exposition des travailleurs aux PUF

Toutes les phases du travail doivent être prises en considération:
- Nettoyage, maintenance, incidents…
Tenir compte de la variabilité des conditions de travail:
- Entre les postes,
- Entre les différentes périodes de l’année suivant les prpcédés de production…
Dans le cas des PUF, pour le nettoyage:
- Utiliser des aspirateurs munis de filtres à haute efficacité,
- humidifier les poudres dispersées,
- utiliser des linges humides pour les ramasser.
- Tenir compte du risque d’inhalation et de contact cutané lors de ces opérations.

Mesures de prévention en fonction de la tâche effectuée

Tâches d’aérosolisation intentionnelle, fabrication ou traitements de surface à l’aide d’aérosol

Matériaux fibreux et CMR:
- le procédé devrait être confiné ou isolé des opérateurs.
Matériaux solubles ou insolubles:
- en priorité le procédé devrait être confiné ou isolé des operateurs, bien que dans certains cas, des dispositifs de confinement dynamique peuvent être suffisants: hottes, extractions, sorbonnes ventilées.

Tâches de transferts, mélanges, remplissages et autres manipulations de matériaux sous forme de poudres sèches

Matériaux fibreux et CMR:
- le procédé devrait être confiné ou isolé des opérateurs.
Matériaux solubles ou insolubles
- en priorité le procédé devrait être confiné ou isolé des operateurs, bien que dans certains cas, des dispositifs de confinement dynamique peuvent être suffisants: hottes, extractions, sorbonnes ventilées.

Si les manipulations ne portent que sur de petites quantités de matériaux, des mesures d’organisation du travail ou le port d’équipements de protection individuelle peuvent être suffisants

Tâches de transfert, mélanges remplissages de matériaux en suspension

Matériaux fibreux et CMR:
- le procédé devrait être confiné ou isolé des opérateurs.
Matériaux solubles ou insolubles:
- en priorité le procédé devrait être confiné ou isolé des operateurs, bien que dans certains cas, des dispositifs de confinement dynamique peuvent être suffisants: hottes, extractions, sorbonnes ventilées.

Si les manipulations ne portent que sur de petites quantités de matériaux, des mesures d’organisation du travail ou le port d’équipements de protection individuelle peuvent être suffisants.

Tâches de maintenance et nettoyage

Matériaux fibreux et CMR:
- dans la mesure du possible, ces opérations doivent se faire en vase clos.
- Toutefois, le port d’équipements de protection individuelle appropriés devrait être efficace.
- Les procédés de nettoyage ne doivent pas provoquer de mise en suspension de nanoparticules.
Matériaux solubles ou insolubles:
- dans la majorité des cas, le port d’équipements de protection individuelle appropriés devrait être efficace.
- Les procédés de nettoyage ne doivent pas provoquer de mise en suspension de nanoparticules.

Efficacité de filtration d’un filtre pour les PUF

Pour les PUF, l’efficacité de filtration d’un filtre en profondeur passe par un minimum de 200 nm ( profondeur maximale de pénétration) Attention: les PUF passent par la moindre fuite, en cas de mauvais ajustement du filtre ou défaut du filtre.

Hypothèse qui reste à vérifier:
L’efficacité de filtration chuterait à nouveau pour des PUF de taille inférieure à 2 nm.
La filtration au moyen de media fibreux reste la technique la plus répandue.
Un filtre à fibres est constitué de fibres métalliques, naturelles ou synthétiques.
Pour leur conférer des propriétés intéressantes, ces media filtrants peuvent subir un traitement thermique ou mécanique.

Principes de la filtration

La filtration est le résultat d’interactions complexes entre un aérosol et des fibres.

La physique d’interaction dépend de nombreux paramètres:

De la nature de l’aérosol:
- taille des particules,
- concentration,
- charges électriques
Du média ( filtre):
- distribution de taille des fibres,
- charges électrostatiques,
- propriétés d’adhérence..
Et des caractéristiques thermodynamiques de l’air.

Colmatage
au cours de la filtration la capture de particules par le filtre induit une modification temporelle de sa structure qui se répercute sur sa perte de charge et sur son efficacité de collection.

Comportement du filtre
Il est est différent pour un aérosol solide ou liquide:

Filtration d’un aérosol solide:
- Le colmatage entraîne une augmentation de la perte de charge et de l’efficacité au cours du temps.
Filtration d’un aérosol liquide:
- Diminution de l’efficacité au cours du colmatage jusqu’à un seuil où l’efficacité et la perte de charge restent constantes.

Pour les PUF on décrit un accroissement de l’efficacité quand le diamètre des particules diminue jusqu’à une limite de 5 nm environ;
En deçà les performances sont mal établies.
Les conclusions sont identiques en ce qui concerne les appareils de protection respiratoire.

Eléments qui définissent un filtre
Un filtre est défini

Par sa compacité:
- Volume des fibres/volume du filtre.
Son grammage:
- Masse du filtre/surface du filtre.
Son épaisseur.
La distribution granulomètrique ou le diamètre moyen des fibres.

A l’état neuf un filtre est caractérisé par

Sa perte de charge:
- Différence de pression entre l’amont et l’aval du filtre.
Son efficacité E, dite initiale:
- Différence entre les concentrations amont et aval/concentration amont.
Le terme de pénétration, P, est préférée pour des filtres très efficaces:
- Concentration aval/concentration amont.

Un «bon filtre» doit présenter: une perte de charge faible pour minimiser la dépense énergétique et une efficacité élevée

Filtration, prévention

Sur les lieux de travail, il est conseillé d’utiliser:

Des filtres à fibres de très haute efficacité,
- supérieure à H12 selon la classification européenne EN1822 (relative aux filtres à très haute efficacité -HEPA- et filtres à air à très faible pénétration-ULPA).
Ou des filtres de protection individuelle type P3.

Concernant les appareils de protection respiratoire: la théorie prévoit une pénétration de l’aérosol ultra-fin par des fuites faciales moindre que celle d’un gaz.

Risque d’explosion

Le risque d’explosion augmente quand la taille des particules décroît, il peut être nécessaire de le quantifier.

En effet: les propriétés des nanopoudres combustibles pourraient impliquer un risque supérieur d’incendie ou d’explosion à celui résultant de l’utilisation d’une même quantité de poudre de granulomètrie plus grossière.

La diminution de la taille peut augmenter la combustibilité et la vitesse de combustion.

Certains nanomatériaux conçus pour faciliter des réactions chimiques exothermiques pourraient présenter un risque d’incendie spécifique.
Le risque d’explosion de certaines poussières métalliques augmente de façon significative quand la taille des particules décroît.

Conduite à tenir lors de renversements ou dégagements accidentels de nanoparticules

Il est important de prévoir des procédures d’intervention pour les cas de dispersion accidentelle de nanoparticules:

contrôle de l‘accès des locaux;
procédures de nettoyage
(par voie humide ou par aspiration avec aspirateurs munis de filtres à très haute efficacité);
pose de tapis adhésifs près des voies d’accès pour limiter la propagation des particules hors des locaux;
définition de scénarii d’accidents et des périmètres potentiellement concernés;
procédures d’alerte des services de secours et autorités sanitaires;