brgm[1]
Mme Hélène Pauwels, Chef de projet au Service Eau du brgm, nous explique quels sont les objectifs du projet AQUANANO
Interview réalisée le 19 novembre 2010
Comment intervient le brgm dans le domaine des nanoparticules ?
Le brgm participe à deux projets, NANOSEP et
AquaNano[2], tous deux financés par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche). L'objectif d'AquaNano est de regarder si les nanoparticules ont des capacités de transfert vers les eaux souterraines. Ce projet ne comporte absolument pas d'aspects toxicologiques ou écotoxicologiques. Il est vraiment centré sur du potentiel de transfert dans le milieu souterrain. Si pour une raison ou pour une autre, une contamination nanoparticulaire survenait, est-ce que les nanoparticules seraient susceptibles d'être retrouvées, par exemple, dans les eaux pompées pour la distribution d'eau potable ou est-ce qu'elles pourraient être transférées vers des eaux de surface et des écosystèmes terrestres dépendant des eaux souterraines ?
Quels moyens d'expérimentation utilisez-vous ?
L'expérimentation est réalisée à différentes échelles : en laboratoire et sur site pilote.
Au préalable, une partie de l'étude vise à développer l'analyse des nanoparticules dans l'eau. Suez, partenaire du projet, travaille sur l'analyse de fullerènes (C60 ou nanotubes de carbone) dans les eaux. Au brgm, on a du développer le dosage de nanoparticules de titane ou de cérium, en amont de nos expériences de transfert. Pour l'instant, nous travaillons uniquement sur des eaux synthétiques mais c'est quelque chose qu'on ne savait pas faire. Cela nous a permis de déblayer le terrain sur ces aspects analytiques.
Nous travaillons sur des expériences à différentes échelles. Nous commençons en laboratoire avec des expériences assez simples afin de mieux comprendre, en fonction des nanoparticules, de la composition chimique de l'eau dans laquelle elles se trouvent, voire de la composition minéralogique de la roche avec laquelle elles vont être en contact dans l'environnement, comment elles sont susceptibles de se comporter, de s'agréger, coaguler, sédimenter, c'est-à-dire déterminer dans quelles conditions elles ne vont plus être mobiles. Est-ce qu'elles restent en suspension, est-ce qu'elles s'adsorbent ? Voici les questions que nous nous posons.
La principale contrainte que nous nous sommes fixée est de travailler dans des conditions réalistes des aquifères, donc avec une chimie qui soit représentative de la chimie des eaux souterraines, chimie qui est naturellement variable.
Après des expériences simples qui sont réalisées dans des flacons nous passons à des expériences de transfert à travers des colonnes. Le degré de difficulté est alors variable selon la nature de l'aquifère. Les expériences restent faciles à mettre en œuvre, quand on simule le transfert de nanoparticules à travers du sable. Mais, nous avons également mis au point un protocole pour les faire passer à travers des carottes de roche et ainsi représenter ce qui se passerait dans un aquifère carbonaté ou dans un aquifère schisteux par exemple. Ces expériences sont toujours à petite échelle puisqu'on fait transiter les nanoparticules dans des colonnes de 10 cm de long. Cela nous permet de mieux comprendre les processus et de mieux appréhender le potentiel de transfert dans un milieu donné.
Nous avons aussi des expériences sur plusieurs mètres, ainsi l'INERIS a un pilote sur lequel il réalise des expériences sur 2 m de longueur et le brgm a travaillé sur un transfert de 15 m. en conditions contrôlées. Sur cette dernière expérience, de 15 m, compte tenu des propriétés des nanoparticules, nous pensions qu'elles ne se déplaceraient pas et on voit justement que sur 15 m elles sont susceptibles de se déplacer.
Bien que nous ayons utilisés des nanoparticules à faible potentiel de transfert, nous avons quand même observé un transfert.
Le potentiel de transfert des nanoparticules dépend à la fois de la nature des nanoparticules et de la composition chimique de l'eau et en conséquence de la nature de l'aquifère, Nous commençons ainsi à comprendre les mécanismes, mais, nous n'avons pas encore recherché la présence de nanoparticules manufacturée dans les eaux souterraines. Tant que la communauté scientifique n'aura pas mis en évidence la présence de nanoparticules manufacturées dans les eaux souterraines, on ne pourra certifier que leur transfert est réel.
En résumé, les expériences que nous avons menées montrent que certaines nanoparticules sont susceptibles d'êtree transférées dans certains aquifères mais que leur mobilité peut être très faibles dans d'autres conditions. Même pour celles présentant une faible mobilité, nous avons constaté qu'une petite partie, qui n'est pas insignifiante, était transférée. Cette observation est valide, dans les conditions que nous avons appliquées.
Est-ce extrapolable à d'autres types de nanoparticules ?
Avec les expériences que nous avons développées, nous avons acquis une méthodologie permettant d'étudier le potentiel de transfert d'autres nanoparticules. Nous avons travaillé sur une sélection de nanoparticules, d'eaux souterraines et qu'aquifères. Toute cette méthode que nous avons acquise nous pourrions effectivement la reproduire à d'autres conditions (nanoparticules aquifère ou autre conditions particulière) pour évaluer un risque.
A la fin du projet nous disposerons d'une méthode qui nous permettra de répondre à une question bien précise.
Nous essayons d'aller jusqu'à la modélisation des processus pour comprendre l'interaction entre les nanoparticules et les surfaces des solides du milieu dans lequel elles se situent et comment elles interagissent entre elles
Qu'est-ce qu'une eau synthétique ?
Les nanoparticules existent depuis toujours. Pour nos expériences nous utilisons des eaux reconstituées et synthétiques, nous n'utilisons pas d'eau du milieu naturel qui pourraient contenir des nanoparticules naturelles. L'eau synthétique est une eau dont on a fabriqué la composition chimique. On sait qu'elle ne contient pas de nanoparticules à la base et pour nos expériences nous y ajoutons les nanoparticules que nous voulons étudier. Cela nous permet une meilleure maîtrise des conditions opératoires.
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1- Le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières créé en 1959) est l'établissement public français de référence dans le domaine des sciences de la Terre pour gérer les ressources et les risques du sol et du sous-sol. Plus d'information sur le site www.brgm.fr
2- Les partenaires du projet AQUANANO sont le BRGM, l'INERIS, le CEREGE et Suez Environnement. Le site : www.ineris.fr/aquanano/
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