jeudi , 17 août 2017

Des nanoparticules potentiellement toxiques par la combustion de charbon

Les chercheurs ont découvert des nanoparticules inhabituelles et potentiellement nocives dans la combustion de charbon. Ce sont des particules de sous-oxyde de titane


Des nanoparticules potentiellement toxiques par la combustion de charbon
Des scientifiques de l’environnement du Virginia Tech College of Science ont découvert que la combustion du charbon produit des particules microscopiques dans une forme inhabituelle d’oxyde de titane. Lors de l’inhalation, ces nanoparticules peuvent pénétrer dans les poumons et potentiellement dans la circulation sanguine.

Les particules, connues comme des nanoparticules de sous-oxyde de titane, sont produites involontairement par la combustion du charbon. Quand ces particules sont introduites dans l’air et à moins qu’on les capture par des pièges à particules, elles peuvent se déplacer à une grande distance des centrales sur les courants d’air sur le plan local, régional et même global. À titre d’exemple, on a trouvé ces nanoparticules dans les rues, les trottoirs et l’eau stagnante à Shanghai en Chine.

Les résultats sont publiés dans Nature Communications. Le problème avec ces nanoparticules est qu’il est difficile d’empêcher leur formation pendant la combustion du charbon selon Hochella, l’un des auteurs de l’étude en ajoutant que dans les pays dotés de fortes réglementations environnementales, comme les États-Unis, la plupart des nanoparticules sont capturées par les pièges à particules. Mais en Afrique, en Chine ou en Inde, où les lois sont laxistes ou inexistantes, les cendres de charbon et la fumée interagissent directement avec l’air.

En raison de la technologie de pointe utilisée dans les usines de production de charbon basées aux États-Unis, prescrite par la Clean Air Act et l’Environmental Protection Agency, la plupart de ces nanoparticules sont éliminées avant l’émission finale de la centrale selon Hochella. Mais dans les pays où elles ne sont pas éliminées, ces nanoparticules de sous-oxyde de titane et de nombreux autres types de particules sont émis dans l’atmosphère et cela provoque partiellement des nuages de pollution qui nuisent à de nombreux pays, notamment en Chine et en Inde.

Hochella et son équipe ont découvert ces nanoparticules, jusqu’alors inconnues, dans les cendres de charbon dans le monde entier, dans les émissions de déchets gazeux des usines de charbon, mais également dans les rues, les sols et les étangs d’eaux pluviales et les stations d’épuration. Je ne pouvais pas croire que j’en avais trouvé tellement, car on pensait que ces nanoparticules sont très rares dans l’environnement selon Yang. Il m’a fallu plusieurs mois pour confirmer leur apparition dans des échantillons de cendres de charbon.

La présence de cette nanoparticule de sous-oxyde de titane connue également comme les phases de Magnéli dans le charbon est assez surprenante. Elle est tellement rare qu’on la trouvait uniquement dans certaines météorites dans une petite zone de formations rocheuses dans l’ouest du Groenland et occasionnellement dans les pierres de lune. Les résultats d’Hochella et de son équipe indiquent que ces nanoparticules sont beaucoup plus répandues. On peut le voir aujourd’hui, car on commence à peine étudier les environnements avec de puissants microscopes électroniques.

Selon le papier, presque tout le charbon contient des traces de rutile minéral ou d’anatase, des oxydes de titane « normaux » et des oxydes de titane relativement inertes, notamment en l’absence de lumière. Quand ces minéraux sont brûlés en présence de charbon, les recherches ont révélé qu’elles se transforment facilement et rapidement en ces nanoparticules de sous-oxydes de titane. Les nanoparticules sont ensuite entraînées dans les gaz qui sortent de la centrale.

Quand on les inhale, ces nanoparticules entrent profondément dans les poumons, potentiellement dans les sacs d’air qui déplacent l’oxygène dans notre circulation sanguine pendant le processus de respiration. Même si on ignore encore la toxicité pulmonaire humaine de ces nanoparticules, un test préliminaire de biotoxicité par Hochella et Richard Di Giulio, professeur de toxicologie environnementale, indique que ces particules ont effectivement un potentiel de toxicité. Selon l’équipe, une étude approfondie est clairement nécessaire, notamment pour les tests de biotoxicité directement liés au poumon humain. Le partenariat avec des centrales au charbon soit aux États-Unis ou en Chine serait idéal selon Yang.

Encore plus troublante, l’étude montre que les nanoparticules de sous-oxyde de titane sont biologiquement actives dans le noir ce qui les rend particulièrement suspectes. Mais on ignore encore les effets précis de cette activité sur la santé humaine. Les études futures devront étudier la toxicité des nanoparticules de sous-oxyde de titane dans le poumon humain et cela pourrait prendre des années selon Hochella.

Comme cette nanoparticule de sous-oxyde de titane est produite par accident, Hochella et son équipe sont également tombés dessus par accident en étudiant un déversement de cendres de charbon de 2014 dans la rivière Dan en Caroline du Nord. Au cours de l’étude du mouvement en aval des métaux toxiques dans les cendres de la rivière Dan, l’équipe a découvert et reconnu la présence de petites quantités de sous-oxyde de titane très inhabituel. Le groupe a ensuite produit les nanoparticules de sous-oxyde de titane lors de la combustion du charbon dans une simulation de laboratoire.

Ce nouveau risque potentiel pour la santé de la pollution atmosphérique s’appuie sur les résultats déjà établis de l’Organisation mondiale de la santé. Ces résultats estiment que la pollution de l’air provoque 3,3 millions de décès prématurés dans le monde entier selon Hochella. En Chine, 1,6 million de décès prématurés sont estimés chaque année en raison des accidents cardiovasculaires et respiratoires provoqués par la pollution atmosphérique. La plupart des mégapoles chinoises possèdent déjà 100 jours de brouillard de pollution chaque année avec des concentrations de particules de 2 à 4 fois supérieures aux directives de l’OMS selon Yang.

Les effets directs sur la santé sur les humains ne sont qu’un facteur parmi d’autres. Les résultats de nombreuses études scientifiques ont déterminé que la combustion de charbon est le plus grand moteur du réchauffement de la planète et du changement climatique à l’échelle industrielle.

Source : Nature Communications (http://dx.doi.org/10.1038/s41467-017-00276-2)

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A propos de Jacqueline Charpentier

mm
Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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