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Modifier la surface des particules de quartz pour en éliminer la toxicité

Une équipe européenne a travaillé sur la production de quartz présentant une toxicité nulle ou très faible, supprimant ainsi tout risque de contracter des maladies respiratoires.
Modifier la surface des particules de quartz pour en éliminer la toxicité
La silice cristalline est une matière première essentielle à la production de nombreux biens que nous utilisons dans notre vie quotidienne. Elle est largement utilisée dans de nombreux secteurs de la fabrication, comme celui de la céramique, mais l'inhalation prolongée de silice cristalline respirable (SCR) peut provoquer une maladie pulmonaire appelée silicose.

Même si la toxicité de la silice peut être pratiquement réduite à néant en enrobant les particules avec certaines substances, aucun secteur n'utilise actuellement un tel traitement. L'objectif du projet SILICOAT (Industrial implementation of processes to render RCS safer in manufacturing processes) était de faire évoluer cette situation.

Les chercheurs ont mis au point une technique d'enrobage économique et individualisée, basée sur des groupes chimiques réactifs stables appliqués à la surface des particules de quartz. Les techniques employées bloquent à la source la toxicité des particules de SCR, de façon efficace, sans interférer avec les processus de fabrication de céramique.

Même si les recherches sur les substances éliminant la toxicité de la silice remontent aux années 1960, aucune n'a été utilisée à l'échelle industrielle. Les chercheurs de SILICOAT ont commencé par identifier un certain nombre d'agents d'enrobage peu coûteux qui bloquent la réactivité de la silice dans les milieux biologiques. L'équipe a traité le quartz avec du propyltrimethoxysilane, un aminosilane du commerce et des nanoparticules d'aluminium.

Les tests de toxicité in vitro ont montré une suppression totale de la cytotoxicité et une diminution de plus de 80 % de la génotoxicité. Les enrobages d'organosilane se sont avérés stables dans des conditions physiologiques. L'effet protecteur de l'enrobage aminosilane a en particulier été confirmé in vivo sur des animaux sacrifiés 90 jours après avoir subi une administration de quartz traité.

Le traitement conçu à l'échelle pilote a ensuite fait l'objet d'une démonstration à l'échelle industrielle dans les installations des quatre petites et moyennes entreprises participantes. Les chercheurs ont démontré que le traitement du quartz par enrobage peut être intégré aux processus de fabrication de céramique de toutes les PME, assurant une réduction impressionnante de la toxicité, similaire à celle obtenue sur une échelle pilote.

SILICOAT a conçu un traitement techniquement et économiquement faisable pour rendre sûr le quartz utilisé dans les industries traditionnelles de la céramique. À la différence des autres traitements, celui de SILICOAT traite à la source le risque d'exposition de la SCR: la substance elle-même. Ce développement pourrait permettre de prévenir les maladies dues au quartz dans le secteur européen de la céramique.

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Mots-clés

Modification de surface, quartz, toxicité, silice cristalline respirable, enrobage, SILICOAT