Petites particules avec un grand impact

Dec 17, 2023

17.05.2023 - En 2022, la Commission européenne a révisé la définition des nanomatériaux dans une nouvelle recommandation, qui soutient un cadre réglementaire européen uniforme et vise à aligner la législation dans divers secteurs. Par conséquent, la conception de produits à base de particules est une technologie habilitante pertinente pour de nombreux secteurs, tels que les produits chimiques, les produits de consommation, les aliments et les boissons, la santé, l'énergie et l'environnement.

Les nanomatériaux sont constitués de minuscules particules de formes différentes ne dépassant pas une centaine de nanomètres. Comme les nanomatériaux présentent diverses propriétés technologiques prometteuses, la technologie moderne des particules comprend des applications prometteuses telles que l'électronique imprimable pour le secteur de l'énergie ou les capteurs biomédicaux pour l'industrie pharmaceutique ou médicale pour n'en nommer que quelques-unes. Par conséquent, la conception de produits à base de particules est une technologie habilitante pertinente pour de nombreux secteurs, tels que les produits chimiques, les produits de consommation, les aliments et les boissons, la santé, l'énergie et l'environnement. Dans l'Union européenne, tous les nanomatériaux sont couverts par le même cadre réglementaire rigoureux qui garantit l'utilisation sûre de tous les produits chimiques et mélanges, à savoir les réglementations REACh et CLP. En 2022, la Commission européenne a révisé la définition des nanomatériaux dans une nouvelle recommandation, qui soutient un cadre réglementaire européen uniforme et vise à aligner la législation dans divers secteurs. La définition révisée du terme « nanomatériau » est jugée très technique et est définie comme suit : un nanomatériau est un matériau naturel ou manufacturé constitué de particules solides, soit seules, soit en tant que particules constitutives identifiables dans des agglomérats. De plus, 50 % ou plus de ces particules dans la distribution de taille basée sur le nombre se situent dans la plage de taille inférieure à 100 nm, y compris les particules de forme allongée, telles que les bâtonnets, les fibres ou les tubes, ou les particules en forme de plaque. Dans cet article, nous résumer l'impact de la révision de la définition des nanomatériaux sur les entreprises et leurs processus métiers. Nous soulignons quels secteurs doivent faire face aux défis découlant de la nouvelle recommandation, tels que la traduction des définitions techniques dans le contexte commercial. Un défi particulier comprend la reclassification de matériaux bien établis (comme une variante de produit spécifique du dioxyde de titane, qui a été reclassée comme non toxique) comme toxiques en raison de sa reclassification comme nanomatériau sans aucune modification du produit. Ceci est particulièrement difficile à résoudre car la détermination exacte de la distribution granulométrique d'un ensemble de particules reste difficile et dépend fortement du principe de mesure. Enfin, les possibilités futures sont mises en évidence avec notre partenaire LUM GmbH, qui est actif dans le développement de principes et d'appareils de mesure pour aborder le sujet de la classification des nanomatériaux directement au cœur.Technologie des particules et nanomatériaux dans divers secteurs industriels La technologie moderne des particules joue un rôle clé dans divers secteurs tels que l'électronique imprimable pour le secteur de l'énergie, les capteurs biomédicaux pour l'industrie pharmaceutique ou médicale et les produits de consommation pour les aliments et les boissons. Du point de vue industriel, les nanomatériaux sont des matériaux complets produits ou fabriqués pour divers domaines d'application. Parmi les nombreux produits différents, tels que les nanotubes de carbone, la silice, le cuivre et l'oxyde d'aluminium, le dioxyde de titane (voir le panneau de gauche de la Fig. 1) est l'un des exemples les plus importants et un produit particulaire largement appliqué dans l'industrie chimique, en particulier dans le secteur de construction. D'autres exemples comprennent la dispersion dans les peintures, les catalyseurs solides et les revêtements de surface. L'application du dioxyde de titane est fréquemment discutée dans le contexte de la nanotoxicité.

Outre le point de vue industriel, la technologie moderne des particules attire beaucoup l'attention du point de vue de la recherche et du développement. Alors que des applications telles que des capteurs pour le développement de dispositifs médicaux basés sur des nanoalliages or-argent (exemple représenté dans le panneau de droite de la Fig. 1) sont développées du point de vue de la synthèse, les méthodes de caractérisation des particules ont acquis une importance significative en tant que potentiel pertinent du produit. des (nano-)particules dépendent directement des propriétés physiques des parties respectives, telles que la taille, la forme et la composition des particules, comme on peut le voir à titre d'exemple dans le panneau de droite de la Fig. 1 et a été mis en évidence dans un article de synthèse dans le littérature scientifique. Dans le contexte de la définition des nanomatériaux, certaines lois de l'UE exigent une collecte de données adéquate, une évaluation approfondie des risques, ainsi que l'étiquetage des produits particulaires. Celle-ci vise à informer les clients et les consommateurs de la présence de nanomatériaux dans les produits. En résumé, même si la technologie moderne des particules déclenche l'innovation, certains défis subsistent qui sont discutés et lancés dans le contexte des cadres réglementaires au sein de l'UE. Dans cet article, nous soulignons les implications des modifications de la réglementation européenne et détaillons la relation directe entre le respect de la réglementation européenne sur les nanomatériaux et le développement de techniques complètes de caractérisation des particules. Par conséquent, le paragraphe suivant résume l'état de la réglementation sur les nanomatériaux dans l'ensemble de l'Union européenne. Enfin, nous commentons les défis techniques de la caractérisation des particules et les possibilités futures dans ce domaine avec notre partenaire LUM.Réglementation sur les nanomatériaux au sein de l'Union européenne Les réglementations REACh et CLP garantissent l'utilisation sûre des produits chimiques et de leurs mélanges tout en permettant la compétitivité au sein de l'industrie chimique. Dans le cadre de REACh, la charge de la preuve incombe à chaque entreprise. Par conséquent, l'application sûre de chaque produit chimique doit être démontrée à l'ECHA par les entreprises productrices sur le marché européen. En conclusion, les changements dans le cadre réglementaire des nanomatériaux ont un impact direct sur diverses entreprises de l'ensemble de l'industrie chimique dans toute l'Union européenne. Alors que des directives claires du point de vue réglementaire ouvrent la voie aux avancées et aux développements techniques, une législation alignée dans divers secteurs sera essentielle pour aller de l'avant. La plupart des législations de l'UE (par exemple REACh, règlement sur les produits biocides, règlement sur les dispositifs médicaux) et certaines législations nationales utilisent la définition commune de la recommandation 2011/696/UE de la Commission, tandis que les secteurs de l'alimentation et des cosmétiques se réfèrent toujours à des définitions individuelles des nanomatériaux. Depuis 2020, les exigences légales de REACh s'appliquent aux entreprises de fabrication ou d'importation de nanomatériaux et de produits particulaires considérés comme des nanoformes. Ces exigences portent sur des obligations de déclaration spécifiques liées au règlement REACh. En 2022, la définition des nanomatériaux a été révisée avec une nouvelle recommandation de la Commission européenne, qui vise à soutenir un cadre réglementaire uniforme dans toute l'Union européenne en tant que livrable de la stratégie des produits chimiques pour la durabilité. La mise à jour fait référence à la précédente recommandation 2011/696/UE en tenant compte des progrès de la communauté scientifique. Notamment, 2011/696/EU stipule clairement qu'un nanomatériau est considéré comme "un matériau naturel, accessoire ou manufacturé contenant des particules". Cependant, afin d'évaluer si une poudre solide, c'est-à-dire des particules ou des dispersions, doit être considérée ou non comme un nanomatériau pour répondre aux critères de conformité, la définition technique ainsi que l'impact des différentes stratégies de caractérisation des particules doivent être pris en compte.Point de vue technique et relation avec la réglementation de l'UE Du point de vue du génie chimique, en termes de définition, un nanomatériau est un produit ou un matériau particulaire naturel ou manufacturé, constitué de particules solides ou de particules dispersées dans un liquide, soit seuls, soit en tant que particules constitutives identifiables dans des agglomérats. De plus, les nanoparticules sont généralement associées à un large spectre de taille, de forme et de composition, illustré à la Fig. 2.

Les nanomatériaux sont par définition des particules dont la taille ne dépasse pas 100 nm dans une dimension dans le cas où le nanomatériau n'est pas sphérique. Cependant, les ensembles de nanoparticules sont généralement caractérisés par des distributions de propriétés de particules car il n'est pas possible de quantifier les propriétés par un seul nombre. Par conséquent, la définition des nanomatériaux est encore affinée selon la description suivante : Un matériau est considéré comme un nanomatériau dans le cas où 50 % ou plus de ces particules dans la distribution granulométrique basée sur le nombre se situent dans la plage de taille inférieure à 100 nm, y compris les particules avec une forme allongée, comme des bâtonnets, des fibres ou des tubes, ou des particules en forme de plaque. En conclusion, des techniques complètes de caractérisation des particules sont essentielles pour garantir que tous les nanomatériaux sont conformes aux réglementations européennes et nationales. A titre d'exemple, l'augmentation de la toxicité est souvent associée à une diminution de la taille des particules pour des matériaux tels que le dioxyde de titane. La détermination directe de la taille des particules est une tâche fastidieuse et nécessite souvent une préparation d'échantillon longue et l'utilisation ultérieure de plusieurs appareils de mesure avec des procédures de fonctionnement standard claires. De plus, le résultat de la mesure directe doit être facilement compréhensible avec des directives et des critères clairs pour les rapports de laboratoire. Un exemple particulier dans ce domaine est la reclassification d'un produit bien établi, c'est-à-dire une variante de produit spécifique du dioxyde de titane. Le dioxyde de titane a été considéré comme toxique après classement en tant que nanomatériau sans aucun changement dans le produit mais dans la réglementation. Après des discussions rigoureuses sur ce sujet et le soutien de techniques complètes de caractérisation des particules, qui a été dans ce cas fourni par LUM/Dr. Lerche, le dioxyde de titane a été reclassé comme non toxique. Un autre exemple est le cas du citrate tricalcique (voir le panneau de droite de la Fig. 3), qui est un additif alimentaire avec une production à grande échelle. Comme le citrate tricalcique présente une structure en forme de plaque au niveau des particules (voir le panneau de gauche de la Fig. 3), il convient d'évaluer si l'épaisseur de la plaque est la propriété clé qui doit répondre aux critères de conformité ou si une sphère hydrodynamique équivalente doit être calculé et doit se conformer à la réglementation de l'UE. Inutile de rester, le produit, à savoir le citrate tricalcique, ainsi que le mode de production n'a pas changé et est un produit clé dans l'industrie alimentaire et de consommation associée à un chiffre d'affaires important pour certaines entreprises.

De notre point de vue, il devient clair avec cet exemple que les techniques de caractérisation des particules très précises et à haut débit sont un aspect clé dans le domaine des nanomatériaux. En outre, la gamme de nanomatériaux s'étend à divers secteurs industriels. Par conséquent, notre partenaire LUM contribue aux solutions futures en développant davantage les techniques de caractérisation des particules avec des normes et des modes opératoires normalisés clairement définis. Avec cela, le sujet de la classification des nanomatériaux est abordé directement au cœur.

Les références de cet article peuvent être demandées aux auteurs.

Jens Raschke, associé, et Maximilian Uttinger, consultant, BearingPoint, Allemagne

Dietmar Lerche, PDG, LUM GmbH, Berlin, Allemagne

Erika-Mann-Str. 9 80636 Munich Allemagne

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