Adapté de la 3e édition, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety

L'industrie des plastiques est divisée en deux grands secteurs, dont l'interrelation est visible sur la figure 1. Le premier secteur comprend les fournisseurs de matières premières qui fabriquent des polymères et des composés de moulage à partir d'intermédiaires qu'ils peuvent également avoir eux-mêmes produits. En termes de capital investi, c'est généralement le plus important des deux secteurs. Le deuxième secteur est composé de transformateurs qui transforment les matières premières en articles commercialisables en utilisant divers procédés tels que l'extrusion et le moulage par injection. D'autres secteurs comprennent les fabricants de machines qui fournissent des équipements aux transformateurs et aux fournisseurs d'additifs spéciaux à utiliser dans l'industrie.

Figure 1. Séquence de production dans le traitement des plastiques

Fabrication de polymères

Les matières plastiques se divisent en deux grandes catégories distinctes : les matières thermoplastiques, qui peuvent être ramollies à plusieurs reprises par l'application de chaleur et les matières thermodurcissables, qui subissent une modification chimique lorsqu'elles sont chauffées et façonnées et ne peuvent ensuite pas être remodelées par l'application de chaleur. Plusieurs centaines de polymères individuels peuvent être fabriqués avec des propriétés très différentes, mais seulement 20 types constituent environ 90 % de la production mondiale totale. Les thermoplastiques constituent le groupe le plus important et leur production augmente à un rythme supérieur à celui des thermodurcissables. En termes de quantité de production, les thermoplastiques les plus importants sont le polyéthylène et le polypropylène haute et basse densité (les polyoléfines), le chlorure de polyvinyle (PVC) et le polystyrène.

Les résines thermodurcissables importantes sont le phénol-formaldéhyde et l'urée-formaldéhyde, à la fois sous forme de résines et de poudres à mouler. Les résines époxy, les polyesters insaturés et les polyuréthanes sont également importants. Un plus petit volume de «plastiques techniques», par exemple, les polyacétals, les polyamides et les polycarbonates, ont une valeur élevée dans les applications critiques.

L'essor considérable de l'industrie plastique dans le monde de l'après-Seconde Guerre mondiale a été grandement facilité par l'élargissement de la gamme des matières premières de base qui l'alimentent ; la disponibilité et le prix des matières premières sont cruciaux pour toute industrie en développement rapide. Les matières premières traditionnelles n'auraient pas pu fournir d'intermédiaires chimiques en quantités suffisantes à un coût acceptable pour faciliter la production commerciale économique de matières plastiques de gros tonnage et c'est le développement de l'industrie pétrochimique qui a rendu la croissance possible. Le pétrole en tant que matière première est disponible en abondance, facilement transportable et manipulable et était, jusqu'à la crise pétrolière des années 1970, relativement bon marché. Ainsi, partout dans le monde, l'industrie de la plasturgie est principalement liée à l'utilisation d'intermédiaires issus du craquage du pétrole et du gaz naturel. Les matières premières non conventionnelles comme la biomasse et le charbon n'ont pas encore eu d'impact majeur sur l'approvisionnement de l'industrie des plastiques.

L'organigramme de la figure 2 illustre la polyvalence des charges d'alimentation de pétrole brut et de gaz naturel comme points de départ pour les matériaux thermodurcissables et thermoplastiques importants. Après les premiers processus de distillation du pétrole brut, la charge de naphta est soit craquée soit reformée pour fournir des intermédiaires utiles. Ainsi, l'éthylène produit par le procédé de craquage est d'une utilité immédiate pour la fabrication de polyéthylène ou pour une utilisation dans un autre procédé qui fournit un monomère, le chlorure de vinyle, base du PVC. Le propylène, qui apparaît également lors du processus de craquage, est utilisé soit par la voie du cumène, soit par la voie de l'alcool isopropylique pour la fabrication de l'acétone nécessaire au polyméthacrylate de méthyle ; il est également utilisé dans la fabrication d'oxyde de propylène pour les résines de polyester et de polyéther et peut à nouveau être polymérisé directement en polypropylène. Les butènes trouvent une utilisation dans la fabrication de plastifiants et le 1,3-butadiène est utilisé directement pour la fabrication de caoutchouc synthétique. Les hydrocarbures aromatiques tels que le benzène, le toluène et le xylène sont désormais largement produits à partir des dérivés des opérations de distillation du pétrole, au lieu d'être obtenus à partir de procédés de cokéfaction du charbon ; comme le montre l'organigramme, il s'agit d'intermédiaires dans la fabrication de matières plastiques importantes et de produits auxiliaires tels que les plastifiants. Les hydrocarbures aromatiques sont également un point de départ pour de nombreux polymères nécessaires dans l'industrie des fibres synthétiques, dont certains sont discutés ailleurs dans ce Encyclopédie.

Figure 2. Production de matières premières en plastiques

De nombreux processus très différents contribuent à la production finale d'un article fini entièrement ou partiellement en plastique. Certains processus sont purement chimiques, certains impliquent des procédures de mélange purement mécaniques tandis que d'autres, en particulier ceux vers l'extrémité inférieure du diagramme, impliquent l'utilisation intensive de machines spécialisées. Certaines de ces machines ressemblent à celles utilisées dans les industries du caoutchouc, du verre, du papier et du textile ; le reste est propre à la plasturgie.

Traitement des plastiques

L'industrie de la plasturgie convertit les matériaux polymères en vrac en articles finis.

Matières premières

La section de transformation de l'industrie des matières plastiques reçoit ses matières premières pour la production sous les formes suivantes :

• matériau polymère entièrement composé, sous forme de pastilles, de granulés ou de poudre, qui est introduit directement dans la machinerie pour le traitement
• polymère non composé, sous forme de granulés ou de poudre, qui doit être mélangé avec des additifs avant de pouvoir être introduit dans des machines
• matériaux polymères en feuilles, tiges, tubes et feuilles qui sont transformés ultérieurement par l'industrie
• matières diverses pouvant être entièrement polymérisées matières sous forme de suspensions ou d'émulsions (généralement appelées latex) ou liquides ou solides pouvant polymériser, ou substances à un état intermédiaire entre les matières premières réactives et le polymère final. Certains d'entre eux sont des liquides et d'autres de véritables solutions de matière partiellement polymérisée dans de l'eau à acidité contrôlée (pH) ou dans des solvants organiques.

Aggravant

La fabrication de compound à partir de polymère implique le mélange du polymère avec des additifs. Bien qu'une grande variété de machines soit utilisée à cette fin, lorsqu'il s'agit de poudres, les broyeurs à boulets ou les mélangeurs à hélice à grande vitesse sont les plus courants, et lorsque des masses plastiques sont mélangées, des malaxeurs tels que les rouleaux ouverts ou les mélangeurs de type Banbury , ou les extrudeuses elles-mêmes sont normalement utilisées.

Les additifs requis par l'industrie sont nombreux et varient largement en type chimique. Sur une vingtaine de classes, les plus importantes sont :

• plastifiants - généralement des esters de faible volatilité
• antioxydants - produits chimiques organiques pour protéger contre la décomposition thermique pendant le traitement
• stabilisants - produits chimiques inorganiques et organiques pour protéger contre la décomposition thermique et contre la dégradation due à l'énergie rayonnante
• lubrifiants
• charges - matière peu coûteuse pour conférer des propriétés spéciales ou pour déprécier les compositions
• colorants - matière inorganique ou organique pour colorer les composés
• agents gonflants - gaz ou produits chimiques qui émettent des gaz pour produire des mousses plastiques.

Processus de conversion

Tous les procédés de transformation font appel au phénomène « plastique » des matériaux polymères et se divisent en deux types. Premièrement, ceux où le polymère est amené par la chaleur à un état plastique dans lequel on lui confère une constriction mécanique conduisant à une forme qu'il conserve lors de la consolidation et du refroidissement. D'autre part, ceux dans lesquels un matériau polymérisable - éventuellement partiellement polymérisé - est totalement polymérisé sous l'action de la chaleur, ou d'un catalyseur ou en agissant ensemble sous une contrainte mécanique conduisant à une forme qu'il conserve lorsqu'il est totalement polymérisé et à froid. . La technologie des plastiques s'est développée pour exploiter ces propriétés afin de produire des biens avec un minimum d'effort humain et la plus grande cohérence dans les propriétés physiques. Les processus suivants sont couramment utilisés.

Moulage par compression

Celle-ci consiste à chauffer une matière plastique, qui peut se présenter sous forme de granulés ou de poudre, dans un moule maintenu dans une presse. Lorsque le matériau devient « plastique », la pression l'oblige à épouser la forme du moule. Si le plastique est du type qui durcit au chauffage, l'article formé est retiré après une courte période de chauffage en ouvrant la presse. Si le plastique ne durcit pas au chauffage, un refroidissement doit être effectué avant de pouvoir ouvrir la presse. Les articles fabriqués par moulage par compression comprennent les bouchons de bouteilles, les fermetures de bocaux, les fiches et prises électriques, les sièges de toilette, les plateaux et les articles de fantaisie. Le moulage par compression est également utilisé pour fabriquer une feuille pour un formage ultérieur dans le processus de formage sous vide ou pour être intégrée dans des réservoirs et de grands conteneurs par soudage ou en doublant des réservoirs métalliques existants.

Moulage par transfert

Il s'agit d'une modification du moulage par compression. Le matériau thermodurcissable est chauffé dans une cavité puis forcé par un piston dans le moule, qui est physiquement séparé et chauffé indépendamment de la cavité chauffante. Il est préféré au moulage par compression normal lorsque l'article final doit porter des inserts métalliques délicats comme dans les petits appareillages électriques, ou lorsque, comme dans les objets très épais, l'achèvement de la réaction chimique ne peut pas être obtenu par un moulage par compression normal.

Moulage par injection

Dans ce processus, les granulés ou poudres de plastique sont chauffés dans un cylindre (appelé baril) qui est séparé du moule. Le matériau est chauffé jusqu'à ce qu'il devienne fluide, tandis qu'il est transporté à travers le canon par une vis hélicoïdale, puis forcé dans le moule où il refroidit et durcit. Le moule est ensuite ouvert mécaniquement et les articles formés sont retirés (voir figure 3). Ce procédé est l'un des plus importants de l'industrie des matières plastiques. Il a été largement développé et est devenu capable de fabriquer des articles d'une grande complexité à très faible coût.

Figure 3. Opérateur retirant un bol en polypropylène d'une machine de moulage par injection.

Bien que le transfert et le moulage par injection soient identiques en principe, les machines utilisées sont très différentes. Le moulage par transfert est normalement limité aux matériaux thermodurcissables et le moulage par injection aux thermoplastiques.

Extrusion

C'est le processus par lequel une machine ramollit un plastique et le force à travers une filière qui lui donne la forme qu'il conserve en refroidissant. Les produits d'extrusion sont des tubes ou des tiges qui peuvent avoir des sections transversales de presque toutes les configurations (voir figure 4). Des tubes à usage industriel ou domestique sont ainsi produits, mais d'autres articles peuvent être fabriqués par des procédés subsidiaires. Par exemple, des sachets peuvent être fabriqués en coupant des tubes et en scellant les deux extrémités, et des sacs à partir de tubes flexibles à paroi mince en coupant et en scellant une extrémité.

Le processus d'extrusion a deux types principaux. Dans l'un, une feuille plate est produite. Cette feuille peut être transformée en produits utiles par d'autres procédés, tels que le formage sous vide.

Figure 4. Extrusion plastique : Le ruban est coupé pour fabriquer des granulés pour les machines de moulage par injection.

Ray Bécasse

Le second est un processus dans lequel le tube extrudé est formé et, lorsqu'il est encore chaud, il est fortement dilaté par une pression d'air maintenue à l'intérieur du tube. Il en résulte un tube qui peut avoir plusieurs pieds de diamètre avec une paroi très mince. Lors de la découpe, ce tube donne un film largement utilisé dans l'industrie de l'emballage pour l'emballage. En variante, le tube peut être plié à plat pour donner une feuille à deux couches qui peut être utilisée pour fabriquer des sacs simples par découpe et scellage. La figure 5 donne un exemple de ventilation locale appropriée sur un procédé d'extrusion.

Figure 5. Extrusion de plastique avec hotte d'extraction locale et bain d'eau à la tête de l'extrudeuse

Ray Bécasse

Calandre

Dans ce procédé, un plastique est acheminé vers deux ou plusieurs rouleaux chauffés et forcé dans une feuille en passant à travers un pincement entre deux de ces rouleaux et en refroidissant ensuite. Une feuille plus épaisse que le film est fabriquée de cette manière. Les feuilles ainsi fabriquées sont utilisées dans des applications industrielles et domestiques et comme matière première dans la fabrication de vêtements et d'articles gonflés tels que les jouets (voir figure 6).

Figure 6. Hottes à auvent pour capter les émissions chaudes des broyeurs de préchauffage sur un processus de calandre

Ray Bécasse

Moulage par soufflage

Ce procédé peut être considéré comme une combinaison du procédé d'extrusion et de thermoformage. Un tube est extrudé vers le bas dans un moule ouvert ; lorsqu'il atteint le fond, le moule est fermé autour de lui et le tube dilaté par la pression de l'air. Ainsi, le plastique est forcé sur les côtés du moule et le haut et le bas scellés. Lors du refroidissement, l'article est sorti du moule. Ce procédé permet de fabriquer des articles creux dont les bouteilles sont les plus importantes.

La résistance à la compression et aux chocs de certains produits plastiques fabriqués par soufflage peut être considérablement améliorée en utilisant des techniques d'étirage-soufflage. Ceci est réalisé en produisant une préforme qui est ensuite expansée par pression d'air et étirée biaxialement. Cela a conduit à une telle amélioration de la résistance à la pression d'éclatement des bouteilles en PVC qu'elles sont utilisées pour les boissons gazeuses.

Rotomoulage

Ce procédé est utilisé pour la production d'articles moulés en chauffant et en refroidissant une forme creuse qui est mise en rotation pour permettre à la gravité de distribuer une poudre ou un liquide finement divisé sur la surface intérieure de cette forme. Les articles produits par cette méthode comprennent des ballons de football, des poupées et d'autres articles similaires.

Casting de film

Outre le processus d'extrusion, des films peuvent être formés en extrudant un polymère chaud sur un tambour métallique hautement poli, ou une solution de polymère peut être pulvérisée sur une bande mobile.

Une application importante de certains plastiques est le revêtement du papier. Dans celui-ci, un film de plastique fondu est extrudé sur du papier dans des conditions dans lesquelles le plastique adhère au papier. Le carton peut être revêtu de la même manière. Le papier et le carton ainsi enduits sont largement utilisés dans l'emballage, et le carton de ce type est utilisé dans la fabrication de boîtes.

Thermoformage

Sous cette rubrique sont regroupés un certain nombre de procédés dans lesquels une feuille d'un matériau plastique, le plus souvent thermoplastique, est chauffée, généralement dans un four, et après serrage sur le pourtour est contrainte à une forme prédéfinie par une pression qui peut être de vérins actionnés mécaniquement ou par air comprimé ou vapeur. Pour les articles très volumineux, la feuille chaude "caoutchouteuse" est malmenée avec des pinces sur les formeurs. Les produits ainsi fabriqués comprennent les luminaires extérieurs, les panneaux publicitaires et directionnels, les baignoires et autres articles de toilette et les lentilles de contact.

Formage sous vide

Il existe de nombreux procédés qui relèvent de cette rubrique générale, qui sont tous des aspects du formage thermique, mais ils ont tous en commun qu'une feuille de plastique est chauffée dans une machine au-dessus d'une cavité, autour du bord de laquelle elle est serrée, et lorsqu'il est pliable, il est forcé par aspiration dans la cavité, où il prend une forme spécifique et se refroidit. Dans une opération ultérieure, l'article est découpé de la feuille. Ces procédés produisent des récipients à parois minces de tous types à très bon marché, ainsi que des articles de présentation et de publicité, des plateaux et des articles similaires, et des matériaux absorbant les chocs pour emballer des produits tels que des gâteaux de fantaisie, des fruits rouges et de la viande découpée.

Laminage

Dans tous les différents procédés de stratification, deux ou plusieurs matériaux sous forme de feuilles sont comprimés pour donner une feuille ou un panneau consolidé aux propriétés spéciales. A un extrême se trouvent des stratifiés décoratifs fabriqués à partir de résines phénoliques et aminées, à l'autre des films complexes utilisés dans les emballages ayant, par exemple, de la cellulose, du polyéthylène et une feuille métallique dans leur constitution.

Processus de la technologie des résines

Celles-ci comprennent la fabrication de contreplaqué, la fabrication de meubles et la construction d'articles volumineux et élaborés tels que des carrosseries de voitures et des coques de bateaux à partir de fibres de verre imprégnées de résines polyester ou époxy. Dans tous ces procédés, une résine liquide est amenée à se consolider sous l'action de la chaleur ou d'un catalyseur et ainsi lier ensemble des particules ou fibres discrètes ou des films ou feuilles mécaniquement faibles, résultant en un panneau robuste de construction rigide. Ces résines peuvent être appliquées par des techniques de pose manuelles telles que le brossage et le trempage ou par pulvérisation.

De petits objets tels que des souvenirs et des bijoux en plastique peuvent également être fabriqués par moulage, où la résine liquide et le catalyseur sont mélangés et versés dans un moule.

Processus de finition

Sous cette rubrique sont inclus un certain nombre de processus communs à de nombreuses industries, par exemple l'utilisation de peintures et d'adhésifs. Il existe cependant un certain nombre de techniques spécifiques utilisées pour le soudage des plastiques. Celles-ci incluent l'utilisation de solvants tels que les hydrocarbures chlorés, la méthyléthylcétone (MEK) et le toluène, qui sont utilisés pour lier ensemble des feuilles de plastique rigides pour la fabrication générale, les présentoirs publicitaires et les travaux similaires. Le rayonnement radiofréquence (RF) utilise une combinaison de pression mécanique et de rayonnement électromagnétique avec des fréquences généralement comprises entre 10 et 100 mHz. Cette méthode est couramment utilisée pour souder des matières plastiques souples dans la fabrication de portefeuilles, porte-documents et poussettes pour enfants (voir l'encadré ci-joint). Les énergies ultrasonores sont également utilisées en combinaison avec la pression mécanique pour une gamme de travail similaire.

Éléments chauffants et scellants diélectriques RF

Les appareils de chauffage et les scellants à radiofréquence (RF) sont utilisés dans de nombreuses industries pour chauffer, fondre ou durcir des matériaux diélectriques, tels que les plastiques, le caoutchouc et la colle, qui sont des isolants électriques et thermiques et difficiles à chauffer à l'aide de méthodes normales. Les radiateurs RF sont couramment utilisés pour sceller le chlorure de polyvinyle (par exemple, la fabrication de produits en plastique tels que les imperméables, les housses de siège et les matériaux d'emballage) ; durcissement des colles utilisées dans le travail du bois; gaufrage et séchage de textiles, papier, cuir et matières plastiques; et le durcissement de nombreux matériaux contenant des résines plastiques.

Les radiateurs RF utilisent un rayonnement RF dans la gamme de fréquences de 10 à 100 MHz avec une puissance de sortie de moins de 1 kW à environ 100 kW pour produire de la chaleur. Le matériau à chauffer est placé entre deux électrodes sous pression, et la puissance RF est appliquée pendant des durées allant de quelques secondes à environ une minute, selon l'utilisation. Les radiateurs RF peuvent produire des champs électriques et magnétiques RF parasites élevés dans l'environnement environnant, en particulier si les électrodes ne sont pas blindées.

L'absorption d'énergie RF par le corps humain peut provoquer un échauffement localisé et global du corps, ce qui peut avoir des effets néfastes sur la santé. La température corporelle peut augmenter de 1 °C ou plus, ce qui peut entraîner des effets cardiovasculaires tels qu'une augmentation de la fréquence cardiaque et du débit cardiaque. Les effets localisés comprennent des cataractes oculaires, une diminution du nombre de spermatozoïdes dans le système reproducteur masculin et des effets tératogènes chez le fœtus en développement.

Les dangers indirects comprennent les brûlures RF dues au contact direct avec les parties métalliques de l'appareil de chauffage qui sont douloureuses, profondes et lentes à guérir ; engourdissement des mains; et les effets neurologiques, y compris le syndrome du canal carpien et les effets sur le système nerveux périphérique.

Contrôles

Les deux types de commandes de base qui peuvent être utilisés pour réduire les risques liés aux appareils de chauffage RF sont les pratiques de travail et le blindage. Le blindage, bien sûr, est préférable, mais des procédures d'entretien appropriées et d'autres pratiques de travail peuvent également réduire l'exposition. La limitation de la durée d'exposition de l'opérateur, un contrôle administratif, a également été utilisée.

Des procédures d'entretien ou de réparation appropriées sont importantes car le fait de ne pas réinstaller correctement le blindage, les verrouillages, les panneaux de l'armoire et les fixations peut entraîner des fuites RF excessives. De plus, l'alimentation électrique de l'appareil de chauffage doit être déconnectée et verrouillée ou étiquetée pour protéger le personnel d'entretien.

Les niveaux d'exposition de l'opérateur peuvent être réduits en gardant les mains et le haut du corps de l'opérateur aussi loin que possible du radiateur RF. Les panneaux de commande de l'opérateur pour certains appareils de chauffage automatisés sont positionnés à distance des électrodes de chauffage en utilisant des plateaux de navette, des tables tournantes ou des bandes transporteuses pour alimenter l'appareil de chauffage.

L'exposition du personnel opérationnel et non opérationnel peut être réduite en mesurant les niveaux RF. Étant donné que les niveaux RF diminuent avec l'augmentation de la distance par rapport à l'appareil de chauffage, une « zone de risque RF » peut être identifiée autour de chaque appareil de chauffage. Les travailleurs peuvent être avertis de ne pas occuper ces zones dangereuses lorsque le radiateur RF est en marche. Dans la mesure du possible, des barrières physiques non conductrices doivent être utilisées pour maintenir les personnes à une distance de sécurité.

Idéalement, les radiateurs RF devraient avoir un boîtier blindé autour de l'applicateur RF pour contenir le rayonnement RF. Le blindage et tous les joints doivent avoir une conductivité élevée pour les courants électriques intérieurs qui circuleront dans les murs. Il doit y avoir aussi peu d'ouvertures que possible dans le blindage et elles doivent être aussi petites que possible pour le fonctionnement. Les ouvertures doivent être orientées à l'opposé de l'opérateur. Les courants dans le blindage peuvent être minimisés en ayant des conducteurs séparés à l'intérieur de l'armoire pour conduire les courants élevés. Le radiateur doit être correctement mis à la terre, avec le fil de terre dans le même tuyau que la ligne électrique. L'appareil de chauffage doit avoir des verrouillages appropriés pour éviter l'exposition à des tensions élevées et à des émissions RF élevées.

Il est beaucoup plus facile d'intégrer ce blindage dans les nouvelles conceptions de radiateurs RF du fabricant. La rénovation est plus difficile. Les boîtiers peuvent être efficaces. Une mise à la terre appropriée peut également souvent être efficace pour réduire les émissions RF. Les mesures RF doivent être prises avec soin par la suite pour s'assurer que les émissions RF ont effectivement été réduites. La pratique consistant à enfermer l'appareil de chauffage dans une pièce à écran métallique peut en fait augmenter l'exposition si l'opérateur se trouve également dans cette pièce, bien qu'elle réduise les expositions à l'extérieur de la pièce.

Source : ICNIRP sous presse.

Les dangers et leur prévention

Fabrication de polymères

Les risques particuliers de l'industrie des polymères sont étroitement liés à ceux de l'industrie pétrochimique et dépendent dans une large mesure des substances utilisées. Les dangers pour la santé des matières premières individuelles se trouvent ailleurs dans ce Encyclopédie. Le danger d'incendie et d'explosion est un danger général important. De nombreux procédés polymères/résines présentent un risque d'incendie et d'explosion en raison de la nature des matières premières primaires utilisées. Si des mesures de protection adéquates ne sont pas prises, il existe parfois un risque pendant la réaction, généralement à l'intérieur de bâtiments partiellement clos, que des gaz ou des liquides inflammables s'échappent à des températures supérieures à leurs points d'éclair. Si les pressions impliquées sont très élevées, il convient de prévoir une ventilation adéquate dans l'atmosphère. Une accumulation excessive de pression due à des réactions exothermiques rapides et inattendues peut se produire et la manipulation de certains additifs et la préparation de certains catalyseurs peuvent augmenter le risque d'explosion ou d'incendie. L'industrie s'est penchée sur ces problèmes et, en particulier sur la fabrication des résines phénoliques, a produit des notes d'orientation détaillées sur l'ingénierie de conception des usines et les procédures d'exploitation sûres.

Traitement des plastiques

L'industrie de transformation des matières plastiques présente des risques de blessures en raison des machines utilisées, des risques d'incendie en raison de la combustibilité des plastiques et de leurs poudres et des risques pour la santé en raison des nombreux produits chimiques utilisés dans l'industrie.

blessures

Le principal domaine de blessures se situe dans le secteur de la transformation des matières plastiques de l'industrie des matières plastiques. La majorité des processus de conversion des plastiques dépendent presque entièrement de l'utilisation de machines. En conséquence, les principaux risques sont ceux associés à l'utilisation de telles machines, non seulement pendant le fonctionnement normal mais aussi pendant le nettoyage, le réglage et l'entretien des machines.

Les machines de compression, de transfert, d'injection et de soufflage ont toutes des plateaux de presse avec une force de verrouillage de plusieurs tonnes par centimètre carré. Des protections adéquates doivent être installées pour éviter les amputations ou les blessures par écrasement. Ceci est généralement réalisé en enfermant les parties dangereuses et en interverrouillant les protecteurs mobiles avec les commandes de la machine. Un protecteur à verrouillage ne doit pas permettre un mouvement dangereux à l'intérieur de la zone protégée lorsque le protecteur est ouvert et doit arrêter les parties dangereuses ou inverser le mouvement dangereux si le protecteur est ouvert pendant le fonctionnement de la machine.

Lorsqu'il existe un risque grave de blessure sur des machines telles que les plateaux des machines de moulage et un accès régulier à la zone de danger, une norme de verrouillage plus élevée est alors requise. Ceci peut être réalisé par un deuxième dispositif de verrouillage indépendant au niveau du protecteur pour interrompre l'alimentation électrique et empêcher un mouvement dangereux lorsqu'il est ouvert.

Pour les processus impliquant des feuilles de plastique, un danger courant pour les machines est la formation de pièges entre les rouleaux ou entre les rouleaux et la feuille en cours de traitement. Ceux-ci se produisent au niveau des rouleaux tendeurs et des dispositifs de transport dans les usines d'extrusion et les calandres. La sécurisation peut être réalisée en utilisant un déclencheur convenablement placé, qui amène immédiatement les rouleaux à l'arrêt ou inverse le mouvement dangereux.

De nombreuses machines de traitement des matières plastiques fonctionnent à des températures élevées et des brûlures graves peuvent survenir si des parties du corps entrent en contact avec du métal ou du plastique chaud. Dans la mesure du possible, ces pièces doivent être protégées lorsque la température dépasse 50 ºC. De plus, les blocages qui se produisent sur les presses à injecter et les extrudeuses peuvent se libérer violemment. Un système de travail sûr doit être suivi lors d'une tentative de libération de bouchons de plastique gelés, qui doit inclure l'utilisation de gants appropriés et d'une protection faciale.

La plupart des fonctions des machines modernes sont désormais contrôlées par des systèmes de commande électronique programmés ou des systèmes informatiques qui peuvent également contrôler des dispositifs de décollage mécaniques ou sont liés à des robots. Sur les nouvelles machines, un opérateur a moins besoin de s'approcher des zones dangereuses et il s'ensuit que la sécurité sur les machines devrait s'améliorer en conséquence. Il y a cependant un plus grand besoin de poseurs et d'ingénieurs pour aborder ces parties. Il est donc essentiel qu'un programme de verrouillage/étiquetage adéquat soit institué avant que ce type de travail ne soit effectué, en particulier lorsqu'une protection complète par les dispositifs de sécurité de la machine ne peut pas être obtenue. De plus, des systèmes de secours ou d'urgence adéquats devraient être conçus et conçus pour faire face aux situations où la commande programmée tombe en panne pour quelque raison que ce soit, par exemple en cas de perte de l'alimentation électrique.

Il est important que les machines soient correctement disposées dans l'atelier avec de bons espaces de travail dégagés pour chacune. Cela aide à maintenir des normes élevées de propreté et d'ordre. Les machines elles-mêmes doivent également être correctement entretenues et les dispositifs de sécurité doivent être vérifiés régulièrement.

Un bon entretien ménager est essentiel et une attention particulière doit être portée à la propreté des sols. Sans un nettoyage de routine, les sols seront gravement contaminés par l'huile de machine ou les granulés de plastique renversés. Des méthodes de travail comprenant des moyens d'accès sûrs aux zones au-dessus du niveau du sol doivent également être envisagées et fournies.

Un espacement adéquat doit également être prévu pour le stockage des matières premières et des produits finis ; ces zones doivent être clairement désignées.

Les plastiques sont de bons isolants électriques et, à cause de cela, des charges statiques peuvent s'accumuler sur les machines sur lesquelles la feuille ou le film se déplace. Ces charges peuvent avoir un potentiel suffisamment élevé pour provoquer un accident grave ou agir comme source d'inflammation. Des éliminateurs d'électricité statique doivent être utilisés pour réduire ces charges et des pièces métalliques correctement mises à la terre ou mises à la terre.

De plus en plus, les déchets de matières plastiques sont retraités à l'aide de granulateurs et mélangés avec du nouveau stock. Les granulateurs doivent être totalement fermés pour empêcher toute possibilité d'atteindre les rotors par les ouvertures de décharge et d'alimentation. La conception des ouvertures d'alimentation sur les grandes machines doit être telle qu'elle empêche l'entrée du corps entier. Les rotors fonctionnent à grande vitesse et les couvercles ne doivent pas être retirés tant qu'ils ne se sont pas immobilisés. Lorsque des protecteurs de verrouillage sont installés, ils doivent empêcher tout contact avec les lames jusqu'à ce qu'elles soient complètement arrêtées.

Risques d'incendie et d'explosion

Les plastiques sont des matériaux combustibles, bien que tous les polymères ne supportent pas la combustion. Sous forme de poudre finement divisée, beaucoup peuvent former des concentrations explosives dans l'air. En cas de risque, les poudres doivent être contrôlées, de préférence dans un système fermé, avec des panneaux de décharge suffisants évacuant à basse pression (environ 0.05 bar) vers un endroit sûr. Une propreté scrupuleuse est essentielle pour éviter les accumulations dans les locaux de travail qui pourraient être en suspension dans l'air et provoquer une explosion secondaire.

Les polymères peuvent être soumis à une dégradation thermique et à une pyrolyse à des températures pas très supérieures aux températures de traitement normales. Dans ces circonstances, des pressions suffisantes peuvent s'accumuler dans le cylindre d'une extrudeuse, par exemple, pour éjecter du plastique fondu et tout bouchon solide de plastique provoquant un blocage initial.

Les liquides inflammables sont couramment utilisés dans cette industrie, par exemple, comme peintures, adhésifs, agents de nettoyage et dans le soudage au solvant. Les résines de fibre de verre (polyester) dégagent également des vapeurs de styrène inflammables. Les stocks de ces liquides doivent être réduits au minimum dans la salle de travail et stockés dans un endroit sûr lorsqu'ils ne sont pas utilisés. Les zones de stockage doivent comprendre des endroits sûrs à l'air libre ou un magasin résistant au feu.

Les peroxydes utilisés dans la fabrication de résines plastiques renforcées de verre (GRP) doivent être stockés séparément des liquides inflammables et autres matériaux combustibles et non soumis à des températures extrêmes car ils sont explosifs lorsqu'ils sont chauffés.

Dangers pour la santé

Il existe un certain nombre de risques potentiels pour la santé associés au traitement des plastiques. Les plastiques bruts sont rarement utilisés seuls et des précautions appropriées doivent être prises concernant les additifs utilisés dans les différentes formulations. Les additifs utilisés comprennent les savons au plomb dans le PVC et certains colorants organiques et au cadmium.

Il existe un risque important de dermatite à partir de liquides et de poudres généralement issus de « produits chimiques réactifs » tels que les résines phénol-formaldéhyde (avant la réticulation), les uréthanes et les résines de polyester insaturé utilisées dans la production de produits en PRV. Des vêtements de protection appropriés doivent être portés.

Il est possible que des fumées soient générées par la dégradation thermique des polymères lors du traitement à chaud. Les contrôles techniques peuvent minimiser le problème. Des précautions particulières doivent toutefois être prises pour éviter l'inhalation de produits de pyrolyse dans des conditions défavorables, par exemple lors de la purge du cylindre de l'extrudeuse. Des conditions de bon LEV peuvent être nécessaires. Des problèmes sont survenus, par exemple, lorsque des opérateurs ont été submergés par le gaz acide chlorhydrique et ont souffert de la «fièvre des polymères» suite à une surchauffe du PVC et du polytétrafluoréthylène (PTFE), respectivement. L'encadré qui l'accompagne détaille certains produits de décomposition chimique des plastiques.

Norbert Lichtenstein

¹ L'utilisation s'arrête.
² N'a pas pu être détecté avec la technique analytique utilisée (GC/MS) mais est connu de la littérature.

Il existe également un danger d'inhalation de vapeurs toxiques de certaines résines thermodurcissables. L'inhalation d'isocyanates utilisés avec des résines de polyuréthane peut entraîner une pneumonie chimique et un asthme sévère et, une fois sensibilisées, les personnes doivent être transférées vers un autre travail. Un problème similaire existe avec les résines de formaldéhyde. Dans ces deux exemples, un niveau élevé de LEV est nécessaire. Lors de la fabrication d'articles en PRV, des quantités importantes de vapeur de styrène sont dégagées et ce travail doit être effectué dans des conditions de bonne ventilation générale de l'atelier.

Certains risques sont également communs à un certain nombre d'industries. Celles-ci comprennent l'utilisation de solvants pour la dilution ou aux fins mentionnées précédemment. Les hydrocarbures chlorés sont couramment utilisés pour le nettoyage et le collage et sans une ventilation par aspiration adéquate, les personnes peuvent très bien souffrir de narcose.

L'élimination des déchets de plastique par combustion doit se faire dans des conditions soigneusement contrôlées ; par exemple, le PTFE et les uréthanes doivent se trouver dans une zone où les vapeurs sont évacuées vers un endroit sûr.

Des niveaux de bruit très élevés sont généralement obtenus lors de l'utilisation de broyeurs, ce qui peut entraîner une perte d'audition pour les opérateurs et les personnes travaillant à proximité. Ce risque peut être limité en séparant cet équipement des autres zones de travail. De préférence, les niveaux de bruit doivent être réduits à la source. Ceci a été réalisé avec succès en enduisant le granulateur d'un matériau insonorisant et en installant des chicanes à l'ouverture d'alimentation. Il peut également y avoir un danger pour l'ouïe créé par le son audible produit par les machines de soudage par ultrasons en tant qu'accompagnement normal des énergies ultrasonores. Des boîtiers appropriés peuvent être conçus pour réduire les niveaux de bruit reçus et peuvent être verrouillés pour éviter un risque mécanique. Comme norme minimale, les personnes travaillant dans des zones à haut niveau de bruit doivent porter une protection auditive appropriée et il doit y avoir un programme de conservation de l'ouïe adapté, comprenant des tests audiométriques et une formation.

Les brûlures sont également un danger. Certains additifs et catalyseurs pour la production et le traitement des matières plastiques peuvent être très réactifs au contact de l'air et de l'eau et peuvent facilement provoquer des brûlures chimiques. Partout où des thermoplastiques fondus sont manipulés ou transportés, il existe un risque d'éclaboussures de matière chaude et de brûlures et d'échaudures. La gravité de ces brûlures peut être augmentée par la tendance des thermoplastiques chauds, comme la cire chaude, à adhérer à la peau.

Les peroxydes organiques sont irritants et peuvent provoquer la cécité en cas de projection dans les yeux. Une protection oculaire appropriée doit être portée.

Retour

Évolution et profil

La biotechnologie peut être définie comme l'application de systèmes biologiques à des processus techniques et industriels. Il englobe à la fois les organismes traditionnels et génétiquement modifiés. La biotechnologie traditionnelle est le résultat de l'hybridation classique, de l'accouplement ou du croisement de divers organismes pour créer de nouveaux organismes qui ont été utilisés pendant des siècles pour produire du pain, de la bière, du fromage, du soja, du saki, des vitamines, des plantes hybrides et des antibiotiques. Plus récemment, divers organismes ont également été utilisés pour traiter les eaux usées, les eaux usées humaines et les déchets toxiques industriels.

La biotechnologie moderne combine les principes de la chimie et des sciences biologiques (biologie moléculaire et cellulaire, génétique, immunologie) avec des disciplines technologiques (ingénierie, informatique) pour produire des biens et des services et pour la gestion de l'environnement. La biotechnologie moderne utilise des enzymes de restriction pour couper et coller des informations génétiques, l'ADN, d'un organisme à un autre en dehors des cellules vivantes. L'ADN composite est ensuite réintroduit dans les cellules hôtes pour déterminer si le trait souhaité est exprimé. La cellule résultante est appelée clone modifié, recombinant ou organisme génétiquement manipulé (OGM). L'industrie biotechnologique "moderne" est née en 1961-1965 avec la rupture du code génétique et s'est considérablement développée depuis les premières expériences réussies de clonage d'ADN en 1972.

Depuis le début des années 1970, les scientifiques ont compris que le génie génétique est une technologie extrêmement puissante et prometteuse, mais qu'il existe des risques potentiellement sérieux à prendre en compte. Dès 1974, les scientifiques ont réclamé un moratoire mondial sur des types d'expériences spécifiques afin d'évaluer les risques et d'élaborer des lignes directrices appropriées pour éviter les dangers biologiques et écologiques (Committee on Recombinant DNA Molecules, National Research Council, National Academy of Sciences 1974 ). Certaines des inquiétudes exprimées concernaient la « fuite potentielle de vecteurs qui pourraient déclencher un processus irréversible, avec un potentiel de créer des problèmes plusieurs fois plus importants que ceux résultant de la multitude de recombinaisons génétiques qui se produisent spontanément dans la nature ». On craignait que « les micro-organismes avec des gènes transplantés puissent s'avérer dangereux pour l'homme ou d'autres formes de vie. Des dommages pourraient survenir si la cellule hôte modifiée avait un avantage concurrentiel qui favoriserait sa survie dans une niche au sein de l'écosystème » (NIH 1976). Il était également bien compris que les travailleurs de laboratoire seraient les «canaris dans la mine de charbon» et qu'il fallait s'efforcer de protéger les travailleurs ainsi que l'environnement des dangers inconnus et potentiellement graves.

Une conférence internationale à Asilomar, en Californie, s'est tenue en février 1975. Son rapport contenait les premières directives consensuelles basées sur des stratégies de confinement biologique et physique pour contrôler les dangers potentiels envisagés par la nouvelle technologie. Certaines expériences ont été jugées comme présentant des dangers potentiels si graves que la conférence a recommandé qu'elles ne soient pas menées à l'époque (NIH 1976). L'œuvre suivante a été initialement interdite :

• travailler avec l'ADN d'organismes pathogènes et d'oncogènes
• formant des recombinants qui incorporent des gènes de toxines
• travaux susceptibles d'étendre la gamme d'hôtes des phytopathogènes
• introduction de gènes de résistance aux médicaments dans des organismes dont on ne sait pas qu'ils les acquièrent naturellement et où le traitement serait compromis
• rejet délibéré dans l'environnement (Freifelder 1978).

Aux États-Unis, les premières directives des National Institutes of Health (NIHG) ont été publiées en 1976, remplaçant les directives d'Asilomar. Ces NIHG ont permis à la recherche de se poursuivre en classant les expériences par classes de danger en fonction des risques associés à la cellule hôte, aux systèmes de vecteurs qui transportent les gènes dans les cellules et aux inserts de gènes, permettant ou restreignant ainsi la conduite des expériences sur la base de l'évaluation des risques. Le principe de base du NIHG – assurer la protection des travailleurs et, par extension, la sécurité de la communauté – reste en place aujourd'hui (NIH 1996). Les NIHG sont mis à jour régulièrement et ont évolué pour devenir une norme de pratique largement acceptée pour la biotechnologie aux États-Unis. La conformité est exigée des institutions recevant un financement fédéral, ainsi que de nombreuses ordonnances municipales locales. Le NIHG fournit une base pour les réglementations dans d'autres pays du monde, y compris la Suisse (SCBS 1995) et le Japon (National Institute of Health 1996).

Depuis 1976, le NIHG a été élargi pour intégrer des considérations de confinement et d'approbation pour les nouvelles technologies, y compris les installations de production à grande échelle et les propositions de thérapie génique somatique végétale, animale et humaine. Certaines des expériences initialement interdites sont désormais autorisées avec l'approbation spécifique du NIH ou avec des pratiques de confinement spécifiques.

En 1986, l'Office of Science and Technology Policy (OSTP) des États-Unis a publié son Cadre coordonné pour la réglementation de la biotechnologie. Il a abordé la question politique sous-jacente de savoir si les réglementations existantes étaient adéquates pour évaluer les produits dérivés des nouvelles technologies et si les processus d'examen de la recherche étaient suffisants pour protéger le public et l'environnement. Les agences américaines de réglementation et de recherche (Environmental Protection Agency (EPA), Food and Drug Administration (FDA), Occupational Safety and Health Administration (OSHA), NIH, US Department of Agriculture (USDA) et National Science Foundation (NSF)) ont convenu de réglementer les produits, et non les processus, et que de nouvelles réglementations spéciales n'étaient pas nécessaires pour protéger les travailleurs, le public ou l'environnement. La politique a été établie pour faire fonctionner les programmes de réglementation de manière intégrée et coordonnée, en minimisant les chevauchements et, dans la mesure du possible, la responsabilité de l'approbation des produits incomberait à un seul organisme. Les agences coordonneraient leurs efforts en adoptant des définitions cohérentes et en utilisant des examens scientifiques (évaluations des risques) d'une rigueur scientifique comparable (OSHA 1984; OSTP 1986).

Le NIHG et le cadre coordonné ont fourni un degré approprié de discussion scientifique objective et de participation du public, ce qui a entraîné la croissance de la biotechnologie américaine en une industrie de plusieurs milliards de dollars. Avant 1970, il y avait moins de 100 entreprises impliquées dans tous les aspects de la biotechnologie moderne. En 1977, 125 autres entreprises ont rejoint les rangs; en 1983, 381 entreprises supplémentaires ont porté le niveau d'investissement en capital privé à plus d'un milliard de dollars. En 1, l'industrie comptait plus de 1994 1,230 entreprises (Massachusetts Biotechnology Council Community Relations Committee 1993) et la capitalisation boursière s'élevait à plus de 6 milliards de dollars.

L'emploi dans les entreprises américaines de biotechnologie en 1980 était d'environ 700 personnes ; en 1994, environ 1,300 100,000 entreprises employaient plus de 1993 XNUMX travailleurs (Massachusetts Biotechnology Council Community Relations Committee XNUMX). De plus, il existe toute une industrie de support qui fournit les fournitures (produits chimiques, composants de milieux, lignées cellulaires), les équipements, l'instrumentation et les services (banque de cellules, validation, étalonnage) nécessaires pour assurer l'intégrité de la recherche et de la production.

Partout dans le monde, il y a eu un grand niveau d'inquiétude et de scepticisme quant à la sécurité de la science et de ses produits. Le Conseil des Communautés européennes (Parlement des Communautés européennes 1987) a élaboré des directives pour protéger les travailleurs contre les risques associés à l'exposition aux produits biologiques (Conseil des Communautés européennes 1990a) et pour imposer des contrôles environnementaux aux activités expérimentales et commerciales, y compris la libération délibérée. La « dissémination » comprend la commercialisation de produits utilisant des OGM (Conseil des Communautés européennes 1990b ; Van Houten et Flemming 1993). Des normes et des lignes directrices relatives aux produits biotechnologiques au sein d'organisations internationales et multilatérales telles que l'Organisation mondiale de la santé (OMS), l'Organisation internationale de normalisation (ISO), la Commission de la Communauté européenne, l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO) et le Réseau de données sur les souches microbiennes ont été élaborées ( OSTP 1986).

L'industrie de la biotechnologie moderne peut être considérée en termes de quatre grands secteurs industriels, chacun ayant une recherche et un développement (R&D) en laboratoire, sur le terrain et/ou clinique soutenant la production réelle de biens et de services.

• produits biomédicaux-pharmaceutiques, produits biologiques et dispositifs médicaux
• agro-alimentaires, poissons et animaux transgéniques, plantes résistantes aux maladies et aux ravageurs
• produits industriels génétiquement modifiés tels que l'acide citrique, le butanol, l'acétone, l'éthanol et les enzymes détergentes (voir tableau 1)
• traitement environnemental des eaux usées, décontamination des déchets industriels.

Tableau 1. Micro-organismes d'importance industrielle

* Important pour la biotechnologie moderne.

Travailleurs en biotechnologie

La biotechnologie commence dans le laboratoire de recherche et est une science multidisciplinaire. Les biologistes moléculaires et cellulaires, les immunologistes, les généticiens, les chimistes des protéines et des peptides, les biochimistes et les ingénieurs biochimistes sont les plus directement exposés aux dangers réels et potentiels de la technologie de l'ADN recombinant (ADNr). D'autres travailleurs qui peuvent être exposés moins directement aux risques biologiques de l'ADNr comprennent le personnel de service et de soutien comme les techniciens en ventilation et en réfrigération, les fournisseurs de services d'étalonnage et le personnel d'entretien ménager. Dans une enquête récente auprès des praticiens de la santé et de la sécurité dans l'industrie, il a été constaté que les travailleurs directement et indirectement exposés représentent environ 30 à 40 % de la main-d'œuvre totale dans les entreprises de biotechnologie commerciales typiques (Lee et Ryan 1996). La recherche en biotechnologie ne se limite pas à « l'industrie » ; il est également mené dans les institutions universitaires, médicales et gouvernementales.

Les travailleurs des laboratoires de biotechnologie sont exposés à une grande variété de produits chimiques dangereux et toxiques, à des risques biologiques recombinants et non recombinants ou « sauvages », à des agents pathogènes à diffusion hématogène humaine et à des zoonoses, ainsi qu'à des matières radioactives utilisées dans les expériences d'étiquetage. En outre, les troubles musculo-squelettiques et les microtraumatismes répétés sont de plus en plus reconnus comme des dangers potentiels pour les chercheurs en raison de l'utilisation intensive des ordinateurs et des micropipettes manuelles.

Les opérateurs de fabrication de biotechnologie sont également exposés à des produits chimiques dangereux, mais pas à la variété que l'on voit dans le cadre de la recherche. Selon le produit et le processus, il peut y avoir une exposition aux radionucléides lors de la fabrication. Même au niveau de risque biologique le plus bas, les procédés de fabrication biotechnologiques sont des systèmes fermés et le potentiel d'exposition aux cultures recombinantes est faible, sauf en cas d'accident. Dans les installations de production biomédicale, l'application des bonnes pratiques de fabrication actuelles complète les directives de biosécurité pour protéger les travailleurs dans l'usine. Les principaux risques pour les travailleurs de la fabrication dans les opérations de bonnes pratiques à grande échelle (GLSP) impliquant des organismes recombinants non dangereux comprennent les blessures musculo-squelettiques traumatiques (par exemple, les douleurs dorsales et les douleurs), les brûlures thermiques des conduites de vapeur et les brûlures chimiques causées par les acides et les caustiques (acide phosphorique , hydroxyde de sodium et de potassium) utilisé dans le procédé.

Les travailleurs de la santé, y compris les techniciens de laboratoire clinique, sont exposés à des vecteurs de thérapie génique, à des excréments et à des échantillons de laboratoire lors de l'administration de médicaments et des soins aux patients inscrits à ces procédures expérimentales. Les femmes de ménage peuvent également être exposées. La protection des travailleurs et de l'environnement sont deux points expérimentaux obligatoires à prendre en compte lors de la demande au NIH pour des expériences de thérapie génique humaine (NIH 1996).

Les travailleurs agricoles peuvent être fortement exposés à des produits, des plantes ou des animaux recombinants lors de l'application de pesticides, de la plantation, de la récolte et de la transformation. Indépendamment du risque potentiel de danger biologique lié à l'exposition à des plantes et des animaux génétiquement modifiés, les dangers physiques traditionnels liés à l'équipement agricole et à l'élevage sont également présents. Les contrôles techniques, l'EPI, la formation et la supervision médicale sont utilisés en fonction des risques anticipés (Legaspi et Zenz 1994 ; Pratt et May 1994). Les EPI, y compris les combinaisons de saut, les respirateurs, les gants de travail, les lunettes ou les cagoules, sont importants pour la sécurité des travailleurs lors de l'application, de la croissance et de la récolte des plantes génétiquement modifiées ou des organismes du sol.

Processus et dangers

Dans le processus biotechnologique du secteur biomédical, des cellules ou des organismes, modifiés de manière spécifique pour donner les produits souhaités, sont cultivés dans des bioréacteurs de monoculture. Dans la culture de cellules de mammifères, le produit protéique est sécrété par les cellules dans le milieu nutritif environnant, et diverses méthodes de séparation chimique (chromatographie de taille ou d'affinité, électrophorèse) peuvent être utilisées pour capturer et purifier le produit. Où Escherichia coli les organismes hôtes sont utilisés dans les fermentations, le produit souhaité est produit dans la membrane cellulaire et les cellules doivent être physiquement rompues afin de récolter le produit. L'exposition aux endotoxines est un danger potentiel de ce processus. Souvent, des antibiotiques sont ajoutés au milieu de production pour améliorer la production du produit souhaité ou maintenir une pression sélective sur des éléments de production génétique autrement instables (plasmides). Des sensibilités allergiques à ces matériaux sont possibles. En général, il s'agit de risques d'exposition aux aérosols.

Les fuites et les rejets d'aérosols sont anticipés et l'exposition potentielle est contrôlée de plusieurs façons. Des pénétrations dans les cuves du réacteur sont nécessaires pour fournir des nutriments et de l'oxygène, pour dégager du dioxyde de carbone (CO₂) et pour surveiller et contrôler le système. Chaque pénétration doit être scellée ou filtrée (0.2 micron) pour éviter la contamination de la culture. La filtration des gaz d'échappement protège également les travailleurs et l'environnement dans la zone de travail des aérosols générés pendant la culture ou la fermentation. Selon le potentiel de risque biologique du système, l'inactivation biologique validée des effluents liquides (généralement par la chaleur, la vapeur ou des méthodes chimiques) est une pratique courante. D'autres dangers potentiels dans la fabrication biotechnologique sont similaires à ceux d'autres industries : bruit, protections mécaniques, brûlures par vapeur/chaleur, contact avec des substances corrosives, etc.

Les enzymes et la fermentation industrielle sont traitées ailleurs dans ce Encyclopédie et impliquent les processus, les risques et les contrôles qui sont similaires pour les systèmes de production génétiquement modifiés.

L'agriculture traditionnelle dépend du développement de souches qui utilisent le croisement traditionnel d'espèces végétales apparentées. Le grand avantage des plantes génétiquement modifiées est que le temps entre les générations et le nombre de croisements nécessaires pour obtenir le caractère souhaité sont considérablement réduits. De plus, le recours actuellement impopulaire aux pesticides et engrais chimiques (qui contribuent à la pollution par les eaux de ruissellement) favorise une technologie qui rendra potentiellement ces applications inutiles.

La biotechnologie végétale consiste à choisir une espèce végétale génétiquement malléable et/ou financièrement importante pour les modifications. Étant donné que les cellules végétales ont des parois cellulaires en cellulose dures, les méthodes utilisées pour transférer l'ADN dans les cellules végétales diffèrent de celles utilisées pour les bactéries et les lignées cellulaires de mammifères dans le secteur biomédical. Il existe deux méthodes principales utilisées pour introduire de l'ADN étranger modifié dans les cellules végétales (Watrud, Metz et Fishoff 1996):

• un canon à particules projette de l'ADN dans la cellule d'intérêt
• un désarmé, non tumorigène Agrobacterium tumefaciens virus introduit des cassettes de gènes dans le matériel génétique de la cellule.

Type sauvage Agrobacterium tumefaciens est un phytopathogène naturel qui provoque des tumeurs de la galle du collet chez les plantes blessées. Ces souches de vecteurs désarmées et modifiées ne provoquent pas la formation de tumeurs végétales.

Après transformation par l'une ou l'autre méthode, les cellules végétales sont diluées, étalées et cultivées sur des milieux de culture tissulaire sélectifs pendant une période relativement longue (par rapport aux taux de croissance bactérienne) dans des chambres de croissance de plantes ou des incubateurs. Les plantes régénérées à partir du tissu traité sont transplantées dans le sol dans des chambres de croissance fermées pour une croissance ultérieure. Après avoir atteint l'âge approprié, ils sont examinés pour l'expression des traits souhaités, puis cultivés dans des serres. Plusieurs générations d'expériences en serre sont nécessaires pour évaluer la stabilité génétique du caractère d'intérêt et pour générer le stock de semences nécessaire pour une étude plus approfondie. Les données sur l'impact environnemental sont également recueillies au cours de cette phase des travaux et soumises avec les propositions aux organismes de réglementation pour l'approbation des essais en plein champ.

Contrôles : l'exemple des États-Unis

Le NIHG (NIH 1996) décrit une approche systématique pour prévenir à la fois l'exposition des travailleurs et la libération dans l'environnement d'organismes recombinants. Chaque institution (par exemple, université, hôpital ou laboratoire commercial) est responsable de mener des recherches sur l'ADNr en toute sécurité et conformément aux NIHG. Ceci est accompli grâce à un système administratif qui définit les responsabilités et exige des évaluations complètes des risques par des scientifiques et des agents de biosécurité compétents, la mise en œuvre de contrôles d'exposition, des programmes de surveillance médicale et une planification d'urgence. Un comité institutionnel de biosécurité (IBC) fournit les mécanismes d'examen et d'approbation des expériences au sein de l'établissement. Dans certains cas, l'approbation du NIH Recombinant Advisory Committee (RAC) lui-même est nécessaire.

Le degré de contrôle dépend de la gravité du risque et est décrit en termes de désignations de niveau de biosécurité (BL) 1-4 ; BL1 étant le moins restrictif et BL4 le plus. Des directives de confinement sont données pour la recherche, la R&D à grande échelle (plus de 10 litres de culture), la production à grande échelle et les expériences sur les animaux et les plantes à grande et à petite échelle.

L'annexe G du NIHG (NIH 1996) décrit le confinement physique à l'échelle du laboratoire. BL1 convient au travail avec des agents sans danger connu ou présentant un danger potentiel minime pour le personnel de laboratoire ou l'environnement. Le laboratoire n'est pas séparé de la circulation générale dans le bâtiment. Le travail est effectué sur des paillasses ouvertes. Aucun dispositif de confinement spécial n'est requis ou utilisé. Le personnel de laboratoire est formé aux procédures de laboratoire et supervisé par un scientifique ayant une formation générale en microbiologie ou dans une science connexe.

BL2 convient aux travaux impliquant des agents présentant un danger potentiel modéré pour le personnel et l'environnement. L'accès au laboratoire est limité lors des travaux, les travailleurs ont une formation spécifique à la manipulation des agents pathogènes et sont dirigés par des scientifiques compétents, et les travaux générateurs d'aérosols sont effectués dans des enceintes de sécurité biologique ou d'autres équipements de confinement. Ce travail peut nécessiter une surveillance médicale ou des vaccinations selon le cas et déterminé par le BAC.

BL3 s'applique lorsque le travail est effectué avec des agents indigènes ou exotiques qui peuvent provoquer une maladie grave ou potentiellement mortelle à la suite d'une exposition par inhalation. Les travailleurs ont une formation spécifique et sont supervisés par des scientifiques compétents et expérimentés dans la manipulation de ces agents dangereux. Toutes les procédures sont effectuées dans des conditions de confinement nécessitant une ingénierie et des EPI spéciaux.

BL4 est réservé aux agents les plus dangereux et les plus exotiques qui présentent un risque individuel et communautaire élevé de maladie potentiellement mortelle. Il n'y a que quelques laboratoires BL4 dans le monde.

L'annexe K traite du confinement physique pour les activités de recherche ou de production dans des volumes supérieurs à 10 l (à grande échelle). Comme dans les directives à petite échelle, il existe une hiérarchie des exigences de confinement du potentiel de danger le plus faible au plus élevé : GLSP à BL3-Large-Scale (BL3-LS).

Le NIHG, annexe P, couvre le travail avec des plantes au niveau du banc, de la chambre de croissance et de la serre. Comme le note l'introduction : « Le but principal du confinement des plantes est d'éviter la transmission non intentionnelle d'un génome végétal contenant de l'ADN recombinant, y compris le matériel héréditaire nucléaire ou organite ou la libération d'organismes dérivés de l'ADN recombinant associés aux plantes. En général, ces organismes ne présentent aucune menace pour la santé humaine ou les animaux supérieurs, à moins qu'ils ne soient délibérément modifiés à cette fin. Cependant, la propagation accidentelle d'un agent pathogène grave d'une serre à une culture agricole locale ou l'introduction et l'établissement involontaires d'un organisme dans un nouvel écosystème est possible » (NIH 1996). Aux États-Unis, l'EPA et l'Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS) de l'USDA sont conjointement responsables de l'évaluation des risques et de l'examen des données générées avant l'approbation des essais sur le terrain (EPA 1996; Foudin et Gay 1995). Des problèmes tels que la persistance et la propagation dans l'eau, l'air et le sol des espèces d'insectes et d'animaux, la présence d'autres cultures similaires dans la région, la stabilité environnementale (sensibilité au gel ou à la chaleur) et la concurrence avec les espèces indigènes sont évalués - souvent d'abord dans la serre (Liberman et al. 1996).

Les niveaux de confinement des installations pour les installations et les pratiques varient également de BL1 à BL4. Les expériences BL1 typiques impliquent l'auto-clonage. BL2 peut impliquer le transfert de traits d'un agent pathogène à une plante hôte. BL3 peut impliquer l'expression de toxines ou des agents dangereux pour l'environnement. La protection des travailleurs est assurée à différents niveaux par des EPI et des contrôles techniques tels que des serres et des serres avec flux d'air directionnel et filtres à particules à haute efficacité (HEPA) pour empêcher la libération de pollen. Selon le risque, la protection de l'environnement et de la communauté contre des agents potentiellement dangereux peut être réalisée par des contrôles biologiques. Des exemples sont un trait sensible à la température, un trait de sensibilité aux médicaments ou une exigence nutritionnelle non présente dans la nature.

À mesure que les connaissances scientifiques augmentaient et que la technologie progressait, on s'attendait à ce que le NIHG ait besoin d'être revu et révisé. Au cours des 20 dernières années, le CCR s'est réuni pour examiner et approuver des propositions de changements. Par exemple, le NIHG n'émet plus d'interdictions générales sur la dissémination délibérée d'organismes génétiquement modifiés ; les essais sur le terrain de produits agricoles et les expériences de thérapie génique humaine sont autorisés dans des circonstances appropriées et après une évaluation des risques appropriée. Un amendement très important au NIHG a été la création de la catégorie de confinement GLSP. Il a assoupli les exigences de confinement pour « les souches recombinantes non pathogènes et non toxigènes dérivées d'organismes hôtes qui ont une longue histoire d'utilisation sûre à grande échelle, ou qui ont intégré des limitations environnementales qui permettent une croissance optimale à grande échelle mais une survie limitée. sans conséquences néfastes sur l'environnement » (NIH 1991). Ce mécanisme a permis à la technologie de progresser tout en tenant compte des besoins de sécurité.

Contrôles : l'exemple de la Communauté européenne

En avril 1990, la Communauté européenne (CE) a promulgué deux directives sur l'utilisation confinée et la dissémination volontaire dans l'environnement d'OGM. Les deux directives exigent des États membres qu'ils veillent à ce que toutes les mesures appropriées soient prises pour éviter les effets néfastes sur la santé humaine ou l'environnement, notamment en obligeant l'utilisateur à évaluer à l'avance tous les risques pertinents. En Allemagne, la loi sur la technologie génétique a été adoptée en 1990 en partie en réponse aux directives de la CE, mais aussi pour répondre à un besoin d'autorité légale pour construire une installation de production d'insuline recombinante à des fins d'essai (Reutsch et Broderick 1996). En Suisse, la réglementation est basée sur le NIHG américain, les directives du Conseil de la CE et la loi allemande sur le génie génétique. Les Suisses exigent un enregistrement annuel et des mises à jour des expériences auprès du gouvernement. En général, les normes d'ADNr en Europe sont plus restrictives qu'aux États-Unis, ce qui a contribué à ce que de nombreuses entreprises pharmaceutiques européennes déplacent la recherche sur l'ADNr de leur pays d'origine. Cependant, la réglementation suisse autorise une catégorie de sécurité à grande échelle de niveau 4, ce qui n'est pas autorisé par le NIHG (SCBS 1995).

Produits de la biotechnologie

Certains des produits biologiques et pharmaceutiques qui ont été fabriqués avec succès par les biotechnologies de l'ADN recombinant comprennent : l'insuline humaine ; hormone de croissance humaine; vaccins contre l'hépatite; alpha-interféron; bêta-interféron; gamma-interféron; Facteur de stimulation des colonies de granulocytes ; activateur tissulaire du plasminogène; Facteur de stimulation des colonies de granulocytes-macrophages ; IL2; Érythropoïétine; Crymax, un produit insecticide pour le contrôle des chenilles dans les légumes ; fruits à coque et cultures de vigne; tomate Flavr Savr (TM); le chymogène, une enzyme qui fabrique le fromage ; ATIII (antithrombine III), dérivé du lait de chèvre transgénique utilisé pour prévenir les caillots sanguins en chirurgie ; BST et PST (somatotropine bovine et porcine) utilisées pour stimuler la production de lait et de viande.

Problèmes de santé et schémas pathologiques

Il existe cinq principaux risques pour la santé liés à l'exposition à des micro-organismes ou à leurs produits dans la biotechnologie à l'échelle industrielle :

• infection
• réaction à l'endotoxine
• allergie aux micro-organismes
• réaction allergique à un produit
• réaction toxique à un produit.

L'infection est peu probable puisque des non pathogènes sont utilisés dans la plupart des processus industriels. Cependant, il est possible que des micro-organismes considérés comme inoffensifs tels que Pseudomonas et Aspergillus espèces peuvent provoquer une infection chez les individus immunodéprimés (Bennett 1990). L'exposition à l'endotoxine, un composant de la couche de lipopolysaccharides de la paroi cellulaire de toutes les bactéries Gram négatives, à des concentrations supérieures à environ 300 ng/m3 provoque des symptômes pseudo-grippaux transitoires (Balzer 1994). Les travailleurs de nombreuses industries, y compris l'agriculture traditionnelle et la biotechnologie, ont subi les effets de l'exposition aux endotoxines. Des réactions allergiques au micro-organisme ou au produit se produisent également dans de nombreuses industries. L'asthme professionnel a été diagnostiqué dans l'industrie de la biotechnologie pour un large éventail de micro-organismes et de produits, y compris aspergillus niger, Penicillium spp. et protéases; certaines entreprises ont noté des incidences chez plus de 12 % de la main-d'œuvre. Les réactions toxiques peuvent être aussi variées que les organismes et les produits. Il a été démontré que l'exposition aux antibiotiques provoque des changements dans la flore microbienne de l'intestin. Les champignons sont connus pour être capables de produire des toxines et des agents cancérigènes dans certaines conditions de croissance (Bennett 1990).

Pour répondre aux préoccupations selon lesquelles les travailleurs exposés seraient les premiers à développer des effets néfastes potentiels sur la santé à cause de la nouvelle technologie, la surveillance médicale des travailleurs à ADNr fait partie du NIHG depuis ses débuts. Les Comités de biosécurité institutionnels, en concertation avec le médecin du travail, sont chargés de déterminer, projet par projet, quelle surveillance médicale est appropriée. En fonction de l'identité de l'agent spécifique, de la nature du danger biologique, des voies d'exposition potentielles et de la disponibilité des vaccins, les éléments du programme de surveillance médicale peuvent inclure des examens physiques préalables au placement, des examens de suivi périodiques, des vaccins spécifiques, des évaluations des allergies et des maladies, sérums pré-exposition et enquêtes épidémiologiques.

Bennett (1990) pense qu'il est peu probable que les micro-organismes génétiquement modifiés présentent plus de risque d'infection ou d'allergie que l'organisme d'origine, mais il pourrait y avoir des risques supplémentaires liés au nouveau produit ou à l'ADNr. Un rapport récent note que l'expression d'un allergène de noix du Brésil dans le soja transgénique peut avoir des effets inattendus sur la santé des travailleurs et des consommateurs (Nordlee et al. 1996). D'autres nouveaux dangers pourraient être l'utilisation de lignées cellulaires animales contenant des oncogènes ou des virus inconnus ou non détectés potentiellement nocifs pour l'homme.

Il est important de noter que les premières craintes concernant la création d'espèces mutantes génétiquement dangereuses ou de super-toxines ne se sont pas concrétisées. L'OMS a constaté que la biotechnologie ne pose pas de risques différents des autres industries de transformation (Miller 1983) et, selon Liberman, Ducatman et Fink (1990), "le consensus actuel est que les risques potentiels de l'ADNr ont été surestimés au départ et que la les risques associés à cette recherche sont similaires à ceux associés à l'organisme, au vecteur, à l'ADN, aux solvants et à l'appareil physique utilisés ». Ils concluent que les organismes modifiés présentent forcément des risques ; cependant, le confinement peut être défini pour minimiser l'exposition.

Il est très difficile d'identifier les expositions professionnelles propres à l'industrie de la biotechnologie. La « biotechnologie » n'est pas une industrie distincte avec un code de classification industrielle standard (SIC) ; il est plutôt considéré comme un processus ou un ensemble d'outils utilisés dans de nombreuses applications industrielles. Par conséquent, lorsque des accidents et des expositions sont signalés, les données sur les cas impliquant des travailleurs de la biotechnologie sont incluses parmi les données sur tous les autres qui surviennent dans le secteur industriel d'accueil (par exemple, l'agriculture, l'industrie pharmaceutique ou les soins de santé). En outre, les incidents et accidents de laboratoire sont connus pour être sous-déclarés.

Peu de maladies spécifiquement dues à l'ADN génétiquement modifié ont été rapportées ; cependant, ils ne sont pas inconnus. Au moins une infection locale documentée et une séroconversion ont été signalées lorsqu'un travailleur a subi une piqûre d'aiguille contaminée par un vecteur vaccinal recombinant (Openshaw et al. 1991).

Problèmes de politique

Dans les années 1980, les premiers produits de la biotechnologie sont apparus aux États-Unis et en Europe. L'insuline génétiquement modifiée a été approuvée pour utilisation en 1982, tout comme un vaccin génétiquement modifié contre la maladie porcine «diarrhée» (Sattelle 1991). Il a été démontré que la somatotropine bovine recombinante (BST) augmente la production de lait de vache et le poids des bovins de boucherie. Des préoccupations ont été exprimées au sujet de la santé publique et de la sécurité des produits et de la question de savoir si les réglementations existantes étaient adéquates pour répondre à ces préoccupations dans tous les différents domaines où les produits de la biotechnologie pouvaient être commercialisés. Les NIHG assurent la protection des travailleurs et de l'environnement pendant les phases de recherche et de développement. La sécurité et l'efficacité des produits ne relèvent pas de la responsabilité du NIHG. Aux États-Unis, par le biais du cadre coordonné, les risques potentiels des produits de la biotechnologie sont évalués par l'agence la plus appropriée (FDA, EPA ou USDA).

Le débat sur la sécurité du génie génétique et des produits de la biotechnologie se poursuit (Thomas et Myers 1993), notamment en ce qui concerne les applications agricoles et les aliments destinés à la consommation humaine. Les consommateurs de certaines régions veulent que les produits soient étiquetés pour identifier quels sont les hybrides traditionnels et ceux qui sont dérivés de la biotechnologie. Certains fabricants de produits laitiers refusent d'utiliser du lait de vaches recevant la BST. Il est interdit dans certains pays (par exemple, la Suisse). La FDA a jugé les produits sûrs, mais il existe également des problèmes économiques et sociaux qui peuvent ne pas être acceptables pour le public. La BST peut en effet créer un désavantage concurrentiel pour les petites exploitations, dont la plupart sont familiales. Contrairement aux applications médicales où il peut n'y avoir aucune alternative aux traitements génétiquement modifiés, lorsque les aliments traditionnels sont disponibles et abondants, le public est en faveur de l'hybridation traditionnelle par rapport aux aliments recombinants. Cependant, les environnements difficiles et la pénurie alimentaire mondiale actuelle peuvent changer cette attitude.

Les nouvelles applications de la technologie à la santé humaine et aux maladies héréditaires ont ravivé les préoccupations et créé de nouveaux problèmes éthiques et sociaux. Le projet du génome humain, lancé au début des années 1980, produira une carte physique et génétique du matériel génétique humain. Cette carte fournira aux chercheurs des informations pour comparer l'expression des gènes « sains ou normaux » et « malades » afin de mieux comprendre, prédire et indiquer des remèdes pour les défauts génétiques de base. Les technologies du génome humain ont produit de nouveaux tests diagnostiques pour la maladie de Huntington, la fibrose kystique et les cancers du sein et du côlon. La thérapie génique humaine somatique devrait corriger ou améliorer les traitements des maladies héréditaires. Les «empreintes digitales» de l'ADN par cartographie du polymorphisme des fragments de restriction du matériel génétique sont utilisées comme preuve médico-légale dans les cas de viol, d'enlèvement et d'homicide. Il peut être utilisé pour prouver (ou, techniquement, réfuter) la paternité. Il peut également être utilisé dans des domaines plus controversés, comme pour évaluer les risques de développer un cancer et une maladie cardiaque pour une couverture d'assurance et des traitements préventifs ou comme preuve dans les tribunaux des crimes de guerre et comme «dogtags» génétiques dans l'armée.

Bien que techniquement réalisables, les travaux sur les expériences sur la lignée germinale humaine (transmissibles de génération en génération) n'ont pas été envisagés pour approbation aux États-Unis en raison de sérieuses considérations sociales et éthiques. Cependant, des audiences publiques sont prévues aux États-Unis pour rouvrir la discussion sur la thérapie germinale humaine et les améliorations souhaitables des traits non associés aux maladies.

Enfin, en plus des questions de sécurité, sociales et éthiques, les théories juridiques sur la propriété des gènes et de l'ADN et la responsabilité en cas d'utilisation ou de mauvaise utilisation évoluent encore.

Les implications à long terme des rejets dans l'environnement de divers agents doivent être suivies. De nouveaux problèmes de confinement biologique et de gamme d'hôtes surgiront pour des travaux contrôlés avec soin et de manière appropriée dans l'environnement du laboratoire, mais pour lesquels toutes les possibilités environnementales ne sont pas connues. Les pays en développement, où l'expertise scientifique adéquate et/ou les organismes de réglementation peuvent ne pas exister, peuvent se trouver soit réticents, soit incapables d'entreprendre l'évaluation des risques pour leur environnement particulier. Cela pourrait conduire à des restrictions inutiles ou à une politique imprudente de « porte ouverte », qui pourraient s'avérer préjudiciables aux avantages à long terme du pays (Ho 1996).

En outre, la prudence est de mise lors de l'introduction d'agents agricoles modifiés dans de nouveaux environnements où le gel ou d'autres pressions de confinement naturelles ne sont pas présentes. Les populations indigènes ou les échangeurs naturels d'informations génétiques s'accoupleront-ils avec des agents recombinants dans la nature, ce qui entraînera le transfert de traits modifiés ? Ces traits s'avéreraient-ils nocifs chez d'autres agents ? Quel serait l'effet sur les administrateurs du traitement ? Les réactions immunitaires limiteront-elles la propagation ? Les agents vivants modifiés sont-ils capables de franchir les barrières d'espèces ? Persistent-ils dans l'environnement des déserts, des montagnes, des plaines et des villes ?

Résumé

Aux États-Unis, la biotechnologie moderne s'est développée selon des directives consensuelles et des ordonnances locales depuis le début des années 1970. Un examen minutieux n'a montré aucun trait inattendu et incontrôlable exprimé par un organisme recombinant. C'est une technologie utile, sans laquelle de nombreuses améliorations médicales basées sur des protéines thérapeutiques naturelles n'auraient pas été possibles. Dans de nombreux pays développés, la biotechnologie est une force économique majeure et toute une industrie s'est développée autour de la révolution biotechnologique.

Les problèmes médicaux pour les travailleurs de la biotechnologie sont liés aux risques spécifiques de l'hôte, du vecteur et de l'ADN et aux opérations physiques effectuées. Jusqu'à présent, la maladie des travailleurs a pu être évitée grâce à l'ingénierie, aux pratiques de travail, aux vaccins et aux contrôles de confinement biologique spécifiques au risque évalué au cas par cas. Et la structure administrative est en place pour faire des évaluations prospectives des risques pour chaque nouveau protocole expérimental. Que ce bilan de sécurité continue dans le domaine de la libération de matériaux viables dans l'environnement est une question d'évaluation continue des risques environnementaux potentiels - persistance, propagation, échangeurs naturels, caractéristiques de la cellule hôte, spécificité de la gamme d'hôtes pour les agents de transfert utilisés, nature des gène inséré et ainsi de suite. Ceci est important à considérer pour tous les environnements possibles et les espèces affectées afin de minimiser les surprises que la nature présente souvent.

Retour

Adapté de la 3e édition, « Encyclopaedia of Occupational Health and Safety ».

L'industrie pyrotechnique peut être définie comme la fabrication d'articles pyrotechniques (feux d'artifice) à des fins de divertissement, à usage technique et militaire dans la signalisation et l'éclairage, à usage de pesticides et à diverses autres fins. Ces articles contiennent des matières pyrotechniques constituées de poudres ou de compositions pâteuses mises en forme, compactées ou compressées selon les besoins. Lorsqu'ils sont allumés, l'énergie qu'ils contiennent est libérée pour donner des effets spécifiques, tels que l'illumination, la détonation, le sifflement, le cri, la formation de fumée, la combustion lente, la propulsion, l'allumage, l'amorçage, le tir et la désintégration. La substance pyrotechnique la plus importante reste la poudre noire (poudre à canon, composée de charbon de bois, de soufre et de nitrate de potassium), qui peut être utilisée en vrac pour la détonation, compactée pour la propulsion ou le tir, ou tamponnée avec du charbon de bois comme amorce.

Le processus

Les matières premières utilisées dans la fabrication des pièces pyrotechniques doivent être très pures, exemptes de toutes impuretés mécaniques et (surtout) exemptes d'ingrédients acides. Ceci s'applique également aux matériaux auxiliaires tels que le papier, le carton et la colle. Le tableau 1 répertorie les matières premières courantes utilisées dans la fabrication de pièces pyrotechniques.

Tableau 1. Matières premières utilisées dans la fabrication des pièces pyrotechniques

Après avoir été séchées, broyées et tamisées, les matières premières sont pesées et mélangées dans un bâtiment spécial. Autrefois, ils étaient toujours mélangés à la main, mais dans les usines modernes, des mélangeurs mécaniques sont souvent utilisés. Après mélange, les substances doivent être conservées dans des bâtiments de stockage spéciaux pour éviter les accumulations dans les locaux de travail. Seules les quantités nécessaires aux opérations de transformation proprement dites doivent être acheminées de ces bâtiments vers les ateliers.

Les étuis pour articles pyrotechniques peuvent être en papier, en carton, en matière synthétique ou en métal. La méthode d'emballage varie. Par exemple, pour la détonation, la composition est versée en vrac dans un boîtier et scellée, tandis que pour la propulsion, l'illumination, le cri ou le sifflement, elle est versée en vrac dans le boîtier puis compactée ou comprimée et scellée.

Le compactage ou la compression se faisait autrefois à coups de maillet sur un outil de « pose » en bois, mais cette méthode est rarement employée dans les installations modernes ; des presses hydrauliques ou des presses rotatives à losanges sont utilisées à la place. Les presses hydrauliques permettent de comprimer la composition simultanément dans plusieurs cas.

Les substances d'éclairage sont souvent façonnées lorsqu'elles sont mouillées pour former des étoiles, qui sont ensuite séchées et placées dans des étuis pour des fusées, des bombes, etc. Les substances fabriquées par voie humide doivent être bien séchées ou elles peuvent s'enflammer spontanément.

De nombreuses matières pyrotechniques étant difficilement inflammables lorsqu'elles sont comprimées, les articles pyrotechniques concernés sont pourvus d'un ingrédient intermédiaire ou d'amorçage pour assurer l'allumage ; le boîtier est alors scellé. L'article est enflammé de l'extérieur par une allumette, une mèche, un grattoir ou parfois par une amorce à percussion.

Dangers

Les dangers les plus importants en pyrotechnie sont clairement les incendies et les explosions. Du fait du petit nombre de machines impliquées, les risques mécaniques sont moins importants ; ils sont similaires à ceux d'autres industries.

La sensibilité de la plupart des substances pyrotechniques est telle qu'elles peuvent facilement s'enflammer sous forme libre par des coups, des frottements, des étincelles et la chaleur. Ils présentent des risques d'incendie et d'explosion et sont considérés comme des explosifs. De nombreuses substances pyrotechniques ont l'effet explosif des explosifs ordinaires et les travailleurs sont susceptibles de voir leurs vêtements ou leur corps brûlés par des nappes de flammes.

Lors du traitement des substances toxiques utilisées en pyrotechnie (par exemple, les composés de plomb et de baryum et l'arsénite d'acétate de cuivre), un risque pour la santé peut être présent par inhalation de la poussière lors de la pesée et du mélange.

Mesures de sécurité et de santé

Seules des personnes fiables devraient être employées dans la fabrication de substances pyrotechniques. Les jeunes de moins de 18 ans ne devraient pas être employés. Une instruction et une supervision appropriées des travailleurs sont nécessaires.

Avant d'entreprendre tout processus de fabrication, il est important de s'assurer de la sensibilité des matières pyrotechniques au frottement, à l'impact et à la chaleur, ainsi que de leur action explosive. La nature du processus de fabrication et les quantités admissibles dans les ateliers et les bâtiments de stockage et de séchage dépendront de ces propriétés.

Les précautions fondamentales suivantes doivent être prises lors de la fabrication des matières et objets pyrotechniques :

• Les bâtiments de la partie non dangereuse de l'entreprise (bureaux, ateliers, réfectoires, etc.) doivent être situés à bonne distance de ceux des zones dangereuses.
• Il devrait y avoir des bâtiments de fabrication, de traitement et de stockage séparés pour les différents procédés de fabrication dans les zones dangereuses et ces bâtiments devraient être situés à bonne distance l'un de l'autre.
• Les bâtiments de traitement doivent être divisés en salles de travail séparées.
• Les quantités de matières pyrotechniques dans les bâtiments de mélange, de traitement, de stockage et de séchage doivent être limitées.
• Le nombre de travailleurs dans les différentes salles de travail doit être limité.

Les distances suivantes sont recommandées :

• entre les bâtiments des zones dangereuses et ceux des zones non dangereuses, au moins 30 m
• entre les différents bâtiments de traitement eux-mêmes, 15 m
• entre les bâtiments de mélange, de séchage et de stockage et les autres bâtiments, 20 à 40 m selon les constructions et le nombre de travailleurs concernés
• entre les différents bâtiments de mélange, de séchage et de stockage, 15 à 20 m.

Les distances entre les locaux de travail peuvent être réduites dans des circonstances favorables et si des murs de protection sont construits entre eux.

Des bâtiments séparés doivent être prévus pour les fonctions suivantes : stockage et préparation des matières premières, mélange, stockage des compositions, transformation (conditionnement, compactage ou compression), séchage, finition (collage, laquage, conditionnement, paraffine, etc.), séchage et stockage des articles finis et le stockage de la poudre noire.

Les matières premières suivantes doivent être stockées dans des locaux isolés : chlorates et perchlorates, perchlorate d'ammonium ; nitrates, peroxydes et autres substances oxydantes; métaux légers; substances combustibles; liquides inflammables; phosphore rouge; nitrocellulose. La nitrocellulose doit être maintenue humide. Les poudres métalliques doivent être protégées contre l'humidité, les huiles grasses et la graisse. Les oxydants doivent être stockés séparément des autres matériaux.

Conception des bâtiments

Pour le mélange, les bâtiments de type anti-explosion (trois murs résistants, un toit résistant et un mur anti-explosion en bâche plastique) sont les plus adaptés. Un mur de protection devant le mur anti-explosion est recommandé. Les salles de mélange pour substances contenant des chlorates ne doivent pas être utilisées pour des substances contenant des métaux ou du sulfure d'antimoine.

Pour le séchage, les bâtiments avec zone anti-explosion et les bâtiments recouverts de terre et munis d'un mur anti-explosion ont donné satisfaction. Ils doivent être entourés d'un talus. Dans les séchoirs, une température ambiante contrôlée de 50 ºC est conseillée.

Dans les bâtiments de traitement, il devrait y avoir des salles séparées pour : le remplissage ; comprimer ou compacter ; couper, « étouffer » et fermer les caisses ; laquage de substances pyrotechniques façonnées et comprimées; substances pyrotechniques d'amorçage; stockage de substances pyrotechniques et de produits intermédiaires ; emballage; et le stockage des substances emballées. Une rangée de bâtiments avec des zones d'évent d'explosion s'est avérée la meilleure solution. La résistance des parois intermédiaires doit être adaptée à la nature et à la quantité des substances manipulées.

Voici les règles de base pour les bâtiments dans lesquels des matériaux potentiellement explosifs sont utilisés ou présents :

• Les bâtiments doivent être de plain-pied et sans sous-sol.
• Les surfaces du toit doivent offrir une protection suffisante contre la propagation du feu.
• Les murs des chambres doivent être lisses et lavables.
• Les sols doivent avoir une surface plane et lisse sans espaces. Ils doivent être faits de matériaux souples tels que le xylolithe, l'asphalte exempt de sable et les matériaux synthétiques. Les planchers de bois ordinaires ne doivent pas être utilisés. Les sols des locaux dangereux doivent être conducteurs d'électricité et les travailleurs qui s'y trouvent doivent porter des chaussures à semelles conductrices d'électricité.
• Les portes et les fenêtres de tous les bâtiments doivent s'ouvrir vers l'extérieur. Pendant les heures de travail, les portes ne doivent pas être verrouillées.
• Le chauffage des bâtiments par des feux ouverts n'est pas autorisé. Pour le chauffage de bâtiments dangereux, seuls de l'eau chaude, de la vapeur à basse pression ou des systèmes électriques étanches à la poussière doivent être utilisés. Les radiateurs doivent être lisses et faciles à nettoyer de tous les côtés : les radiateurs à tuyaux à ailettes ne doivent pas être utilisés. Une température de 115 ºC est recommandée pour chauffer les surfaces et les tuyaux.
• Les établis et les étagères doivent être en matériau résistant au feu ou en bois dur.
• Les locaux de travail, de stockage et de séchage ainsi que leurs équipements doivent être régulièrement nettoyés par essuyage humide.
• Les postes de travail, les entrées et les issues de secours doivent être aménagés de manière à permettre une évacuation rapide des pièces.
• Dans la mesure du possible, les lieux de travail devraient être séparés par des murs de protection.
• Les stocks nécessaires doivent être stockés en toute sécurité.
• Tous les bâtiments doivent être équipés de paratonnerres.
• Il est interdit de fumer, de flammes nues et de porter des allumettes et des briquets dans les locaux.

Matériel

Les presses mécaniques devraient être munies d'écrans ou de parois de protection afin qu'en cas d'incendie, les travailleurs ne soient pas mis en danger et que le feu ne puisse se propager aux lieux de travail voisins. Si de grandes quantités de matériaux sont manipulées, les presses doivent se trouver dans des pièces isolées et fonctionner de l'extérieur. Personne ne doit rester dans la salle de presse.

Les dispositifs d'extinction d'incendie doivent être fournis en quantité suffisante, signalés de manière apparente et contrôlés à intervalles réguliers. Ils doivent être adaptés à la nature des matériaux présents. Les extincteurs de classe D doivent être utilisés sur de la poudre métallique brûlante, et non sur de l'eau, de la mousse, des produits chimiques secs ou du dioxyde de carbone. Les douches, les couvertures en laine et les couvertures ignifuges sont recommandées pour éteindre les vêtements en feu.

Les personnes entrant en contact avec des substances pyrotechniques ou susceptibles d'être mises en danger par des nappes de flammes doivent porter des vêtements de protection appropriés résistant au feu et à la chaleur. Les vêtements doivent être dépoussiérés quotidiennement dans un endroit désigné à cet effet pour éliminer tout contaminant.

Des mesures devraient être prises dans l'entreprise pour fournir les premiers soins en cas d'accident.

Matériaux

Les déchets dangereux aux propriétés différentes doivent être collectés séparément. Les conteneurs à déchets doivent être vidés quotidiennement. Jusqu'à leur destruction, les déchets collectés doivent être conservés dans un endroit protégé à au moins 15 m de tout bâtiment. Les produits défectueux et les produits intermédiaires doivent en règle générale être traités comme des déchets. Ils ne doivent être retraités que si cela ne présente aucun risque.

Lorsque des matières nocives pour la santé sont traitées, il convient d'éviter tout contact direct avec elles. Les gaz, vapeurs et poussières nocifs doivent être évacués efficacement et en toute sécurité. Si les systèmes d'échappement sont inadéquats, un équipement de protection respiratoire doit être porté. Des vêtements de protection appropriés doivent être fournis.

Retour