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Agent ignifuge bromé

Pour les articles homonymes, voir BFR.

Des agents ignifuges bromés (brominated flame retardant ou BFR, en français : retardateur de flamme bromé ou RFB) sont des molécules synthétiques issues de la pétrochimie.
Ils sont utilisés depuis les années 1950, et surtout depuis 1978 comme produits ignifugeants en replacement des polychlorobiphényles (PCB) interdits en raison de leur toxicité et écotoxicité, et de leur forte rémanence dans l'environnement.

Le brome est souvent considéré comme l'un des additifs les plus efficaces pour l'ignifugation, en particulier en synergie avec des oxydes métalliques.

Certains de ces produits sont néanmoins considérés comme « polluants organiques persistants » (interdits de fabrication ou d'utilisation pour certains usages pour divers d'entre eux), et certains sont des perturbateurs endocriniens avérés[1],[2]. Les TBBPA, TCBPA, TMBPA et DMBPA sont très fortement suspectés d'être perturbateurs hormonaux pouvant notamment affecter la reproduction et croissance normale des amphibiens[1].

Production et consommation

Estimation de la consommation des principaux agents ignifugeants bromés, par grande région du monde (en tonnes) au début du XXIe siècle (d'après Riu (2006), citant Birnbaum et Staskal, 2004)[3]. Les produits asiatiques sont ensuite en grande partie exportés dans le monde.

À la fin du XXe siècle, on produisait environ 2,5 millions de tonnes de polymères (plastiques et produits assimilés) par an, générant une consommation importante d'agents ignifugeants.

En 1999, plus de 40 000 tonnes de polybromodiphényléthers (PBDE) ont été produites, dont 34 000 tonnes environ aux États-Unis (en 1999, ce qui fait de ce pays le premier producteur de cet additif dans le monde[4] bien qu'une proportion importante des produits ignifugés fabriqués en Amérique du Nord soit destinée au marché mondial.

En 2000, environ 310 000 tonnes d'ignifugeants bromés ont été produites dans le monde[5],[6]. Plus de la moitié était du TBBPA, et 30 % étaient des produits de la famille des PBDE, 5 à 10 % de l’HBCD, et 10 à 15 % appartenaient aux trois autres familles d'ignifugeants bromés[3]. C'est l'industrie asiatique qui en est le plus gros consommateur avec 56 % de la demande mondiale, devant l'Amérique du Nord et l’Europe (29 % et 15 % respectivement), mais les produits en contenant sont diffusés dans le monde entier[3].

En 2001, sa consommation dans le monde a été estimée à 119 600 tonnes, dont 11 600 tonnes par l'industrie européenne[7].

Usages

En plus de réduire l'inflammabilité d'un élément, l'usage de retardateurs de flamme bromés vise aussi à freiner la propagation de l'incendie, et à fournir un temps supplémentaire à l'évacuation et aux secours chargés de lutter contre l'incendie, avant l'embrasement général.

Les agents ignifuges bromés sont des additifs chimiques principalement utilisés dans une grande partie des produits suivants :

…

Alternatives moins toxiques

Article connexe : Trioxyde d'antimoine.

Classification

Il existe plus de 75 agents ignifuges bromés connus, regroupés en six familles (si l'on exclut une septième famille, celle des retardateurs de flamme bromés dits PBB ou polybromobiphényles très utilisés dans les années 1970 puis retirés du marché mondial en 2000 après que de nombreuses preuves de leur toxicité aient été réunies)[3]. Ce sont tous des composés aliphatiques, aromatiques et cyclo-aliphatiques[3]. Ces six familles forment deux sous-groupes :

  • les retardateurs de flamme « rĂ©actifs », intĂ©grĂ©s dans le polymère de manière covalente, largement commercialisĂ©s depuis les annĂ©es 1950 ;
  • des retardateurs dits « inertes » qui dĂ©gradent moins les propriĂ©tĂ©s des polymères qu'ils rendent moins inflammables (polyĂ©thylène, polypropylène, nylon). Ces produits sont plus rĂ©cents (mis sur le marchĂ© Ă  partir de 1965) avec par exemple les PBDE et l’HBCD introduit par mĂ©lange dans le polymère au moment de sa fabrication, mais ensuite plus facilement relarguĂ©s par les matĂ©riaux[8].

Les groupes les plus importants[9] sont :

Parmi les produits bromés courants, on trouve :

  • les hexabromocyclododĂ©canes (HBCD ou HBCDD) ;
  • les oligomères de carbonate bromĂ©s (BCO) ;
  • les polystyrènes bromĂ©s (BPS) ;
  • ainsi que de nombreuses autres substances, aliphatiques, oligomères et polymères ;
  • les oligomères d'Ă©poxyde bromĂ©s (BEO) ; le tĂ©trabromobisphĂ©nol A (TBBPA ou TBBP-A), aujourd'hui parfois considĂ©rĂ© comme toxique (en tant que perturbateur endocrinien) pour l'environnement aquatique et il est un perturbateur endocrinien avĂ©rĂ© du système thyroĂŻdien des mammifères[1],[2], plus que le bisphĂ©nol A dont il dĂ©rive[2] (en laboratoire, sur culture cellulaire, il se montre agoniste des hormones thyroĂŻdiennes, il augmente la production d'hormones de croissance et interfère avec la production d'Ĺ“strogènes, comme le fait d'ailleurs aussi un autre produit bromĂ© proche, le TCBPA[2]). Les hormones thyroĂŻdiennes intervenant dans le contrĂ´le de la mĂ©tamorphose des amphibiens, le TBBPA a Ă©tĂ© testĂ© Ă  très faible dose sur les tĂŞtards de Rana rugosa ; ces derniers prĂ©sentent une queue anormalement courte[1]. Les TBBPA, TCBPA, TMBPA et DMBPA semblent pouvoir tous agir comme des perturbateurs des hormones thyroĂŻdiennes[1],[11].

Il est surtout utilisé dans les circuits imprimés ou comme réactif. Les fabricants estiment que tant que le TBBP-A est chimiquement lié à la résine époxyde du circuit imprimé, il n'est a priori pas contaminant. C'est en fin de vie de la carte que le problème peut se poser, lors d'un éventuel recyclage ou quand ces dernières sont jetées en décharge, ou érodées dans la nature. Certaines populations pourraient ainsi être discrètement plus exposées, dont par exemple les pompiers et les personnels effectuant le tri des déchets électroniques. Une étude suédoise a mesuré les taux de PBDE dans l'organisme de différentes catégories de travailleurs, montrant que les recycleurs de déchets d'équipements électriques et électroniques étaient particulièrement touchés[12].
Le TBBP-A est également utilisé comme additif dans les plastiques ABS.

Teneurs au sein des matières plastiques

Teneurs en retardateurs de flamme bromés dans différents polymères, au début des années 2000[13]

Polymère Taux [%] Substances ignifugeantes
Mousse de polystyrène 0,8–4 HBCD
Polystyrène choc 11–15 DécaBDE, polystyrène bromé
RĂ©sine Ă©poxyde 0-0,1 TBBPA
Polyamides 13–16 DécaBDE, polystyrène bromé
Polyoléfines 5–8 DécaBDE, propylène dibromo styrène
Polyuréthanes ? ?
Polytéréphtalate 8–11 Polystyrène bromé
Polyesters insaturés 13–28 TBBPA
Polycarbonate 4–6 Polystyrène bromé
Copolymères styréniques 12–15 Polystyrène bromé

Devenir dans l'organisme

Au début du XXe siècle les deux agents ignifugeants bromés sont le tétrabromobisphénol A et le décabromodiphényléther. Ces deux « xénobiotiques » sont largement retrouvés dans les organismes animaux et humains (tous deux suspectés de perturber des fonctions endocrines). On connait encore mal les biotransformations qu'ils subissent dans les organismes, et leurs effets immédiats et différés, éventuellement synergiques, dans les organismes animaux, végétaux ou fongiques. Des études récentes ont porté sur la métabolisation de ces deux molécules in vitro (chez le rat et l'homme) et in vivo chez des rates gestantes, en s'appuyant sur des méthodes analytiques adaptées pour à la fois mesurer les quantités et devenirs de ces produits (biotransformation, élimination/stockage) et évaluer l'exposition fœtale (chez le rat).

Impacts Ă©cologiques, Ă©cotoxicologiques et sanitaires

Ils sont discutés et étudiés depuis les années 1970 environ. La question est notamment rendue complexe par le fait que pour une même formule chimique, il existe souvent plusieurs isomères, qui sont différentiellement bioaccumulés par les organismes (marins notamment[14]). De plus, contrairement à ce qu'on pensait initialement, certains de ces produits ne sont pas tous spécialement bioaccumulés dans les graisses[14] et différents organismes (à sang chaud, à sang froid…) ne les absorbent pas de la même manière, ou ne les stockent pas dans les mêmes organes[14].

On reproche notamment à ces agents bromés d'avoir pollué l'environnement, d'y être très rémanents et de s'y bioconcentrer dans le réseau trophique, de perturber l'incinération ou le recyclage de certains produits en fin de vie. Une préoccupation croissante est liée au fait qu'ils sont bioaccumulable (ils s'accumulent notamment dans les graisses), tout au long de la chaine alimentaire). Ils sont aussi suspectés d'interférer avec les processus endocriniens (perturbateurs endocriniens démontré pour certains de ces produits[2]).

Un suivi sur dix ans des taux de déca-BDE dans l'environnement est en cours, dont les résultats préliminaires ne révèlent, selon les industriels, aucune augmentation globale dans l'environnement ces dernières années. Une étude de biosurveillance sur dix ans est également en cours chez l'homme concernant les déca-BDE dans le sang et le lait maternel. Selon les industriels, il était encore trop tôt pour tirer des conclusions définitives sur les tendances temporelles[15],[16].

Industrie des ignifugeants bromés

Les producteurs sont concentrés en Amérique du Nord, mais les réseaux commerciaux et usagers sont présents dans tous les pays.

En réponse aux critiques et risques d'interdictions, et au règlement européen REACH[17], les lobbies industriels producteurs se sont regroupés dans un panel dit « VECAP » (Voluntary initiative of the European Brominated Flame Retardant Industry Panel), un projet EBFRIP (Together with the industry’s global organisation) et un Forum BSEF (Bromine Science and Environmental Forum[18]), basé à Bruxelles, non loin de la Commission européenne.
En Belgique, France, Allemagne, Italie et Royaume-Uni, pour les produits déca-BDE, plus de 95 % des utilisateurs de l'industrie du textile et plus de 80 % de ceux de l'industrie plastique ont adhéré à l'initiative VECAP. Et au Canada et aux États-Unis, 79 % des utilisateurs de déca-BDE se sont engagés dans l'initiative VECAP, en diffusant au sein de ce réseau depuis 2008 les meilleures pratiques.

Selon ces producteurs, il y a eu plus de 1 000 études sur les ignifugeants bromés déca-BDE dans le plastiques, qui auraient montré leur innocuité pour l'environnement et la santé. De plus, selon eux, ces produits ne freinent pas le recyclage des plastiques, et les fabricants auraient depuis 2008 fortement diminué leurs émissions potentielles dans l'eau, l'air et les sols ;
Par exemple, selon les industriels, de 2008 à 2009, les émissions dans l'air potentielles auraient été réduites de 10 kg à 32 kg. Les émissions dans l'eau potentielles de 15 kg à 66 kg et dans le sol, les émissions auraient été en 2009 de 1 122 kg, contre 3 309 kg (0,02 % du tonnage de produit consommé en Europe) en 2008.
Ces chiffres ne tiennent cependant pas compte des émissions indirectes (produits perdus dans l'aval des filières, ou lors de la vie des produits, les incendies, les décharges, le lavage des tissus, etc.

LĂ©gislation

Deux groupes d'ignifugeants bromés font l'objet de restrictions règlementaires dans plusieurs régions du monde (essentiellement quatre substances commerciales) et ne sont plus produits à ce jour :

Le brome est devenu un contaminant problématique des plastiques à recycler et des déchets jugés non recyclables de plastiques (qui en partie seront incinérés en tant que combustible solide de récupération). Les déchets de l’électronique en contiennent une grande quantité, or le volume de ces seuls déchets a été estimé en 2018 à 52,2 Mt pour la planète[19], alors qu'il n'existe pas encore de filière de recyclage dédiée aux produits bromés[20].

Notes et références

  1. Shigeyuki Kitamura, Teruhisa Kato, Mitsuru Iida, Norimasa Jinno, Tomoharu Suzuki, Shigeru Ohta, Nariaki Fujimoto, Hideki Hanada, Keiko Kashiwagi et Akihiko Kashiwagi, Anti-thyroid hormonal activity of tetrabromobisphenol A, a flame retardant, and related compounds: Affinity to the mammalian thyroid hormone receptor, and effect on tadpole metamorphosis, Life Sciences, vol. 76, n° 14, 18 février 2005, p. 1589-1601, DOI:10.1016/j.lfs.2004.08.030 (résumé)
  2. Shigeyuki Kitamura Norimasa Jinno, Shigeru Ohta, Hiroaki Kuroki et Nariaki Fujimoto, Thyroid hormonal activity of the flame retardants tetrabromobisphenol A and tetrachlorobisphenol A, Biochemical and Biophysical Research Communications, vol. 293, n° 1, 26 avril 2002, p. 554-559, DOI:10.1016/S0006-291X(02)00262-0 (résumé)
  3. Riu A (2006), Devenir des retardateurs de flamme bromés chez le rat et l'homme : caractérisation des métabolites et évaluation de l'exposition fœtale (Doctoral dissertation, Institut national polytechnique de Toulouse)
  4. DESB, « selon le fabricant BSEF en 2001 » (consulté le )
  5. BSEF (2001), Major Brominated flame retardants volume estimates: total market demand by region, Brussels: Bromine Science and Environmental Forum
  6. BSEF, BFR regulatory overview in Europe, Brussels: Bromine Science and Environmental Forum, lire en ligne, 2003.
  7. Bromine Science and Environmental Forum, « Major Brominated Flame Retardants Volume Estimates – Total Market Demand By Region in 2001 » (consulté le )
  8. Birnbaum L.S et Staskal D.F (2004), Brominated flame retardants: cause for concern?, Environmental Health Perspectives, 112: 9-17
  9. Michael J. Dagani, Henry J. Barda, Theodore J. Benya et David C. Sanders, Bromine Compounds, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2002, Wiley-VCH, Weinheim, DOI:10.1002/14356007.a04_405
  10. Le décaBDE a été ajouté à la liste des produits chimiques soumis à restriction par le règlement REACH (annexe XVII) en 2017, à la suite du Règlement (UE) n° 2017/227 du 9 février 2017 modifiant l'annexe XVII du règlement (CE) n° 1907/2006 du Parlement européen et du Conseil concernant l'enregistrement, l'évaluation et l'autorisation des substances chimiques, ainsi que les restrictions applicables à ces substances (REACH), en ce qui concerne l'oxyde de bis(pentabromophényle)
  11. Hong Sun, Ou-Xi Shen, Xin-Ru Wang, Lian Zhou, Shi-qi Zhen et Xiao-dong Chen, Anti-thyroid hormone activity of bisphenol A, tetrabromobisphenol A and tetrachlorobisphenol A in an improved reporter gene assay, Original Research Article Toxicology in Vitro, vol. 23, n° 5, aout 2009, p. 950-954 (résumé)
  12. Article sur les PDE, sur seattlepi.com
  13. Pedro Arias (2001), Brominated flame retardants – an overview, The Second International Workshop on Brominated Flame Retardants, Stockholm
  14. Norwegian Institute for Air Research, Diastereomer-specific bioaccumulation of hexabromocyclododecane (HBCD) in a coastal food web, Western Norway, The Science of the total environment (ISSN ) (résumé)
  15. Fact sheet, Brominated Flame Retardants, décembre 2010, par http://www.bsef.com
  16. VECAP annual progress report 2009, voir aussi Portail VECAP/informations
  17. DIRECTIVE 2002/95/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL - 27 January 2003 - on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment
  18. International organisation of the bromine chemical industry, whose remit is to inform stakeholders and commission science on brominated chemicals such as flame retardants (BSEF Fact sheet 2010)
  19. INERIS (2018), Maîtrise des risques dans les filières de recyclage des déchets contenant des substances dangereuses : cas des plastiques des DEEE contenant des retardateurs de flamme bromés [PDF], 30 p., Rapport INERIS-DRC-17-164545-09803A
  20. Patricia Jolly et Stéphane Foucart (2017), Les déchets électroniques empoisonnés au brome. En dépit de la réglementation, la France ne traite pas correctement ces produits très toxiques pour l’environnement et l’homme, 10 avril 2017

Voir aussi

Bibliographie

  • (en) Birnbaum, Linda S. et Daniele F. Staskal, « Brominated Flame Retardants: Cause for Concern? », Environmental Health Perspectives, vol. 112, no 1,‎ , p. 9 (PMID , PMCID , DOI )
  • (en) Kyle D'Silva, Alwyn Fernandes et Martin Rose, « Brominated Organic Micropollutants—Igniting the Flame Retardant Issue », Critical Reviews in Environmental Science and Technology, vol. 34, no 2,‎ , p. 141–207 (DOI )
  • (en) Robin J. Law, Martin Kohler, Norbert V. Heeb, Andreas C. Gerecke, Peter Schmid, Stefan Voorspoels, Adrian Covaci, Georg Becher et Karel Janak, « Hexabromocyclododecane Challenges Scientists and Regulators », Environmental Science & Technology, vol. 39,‎ , p. 281A (DOI )
  • (en) Cynthia A. de Wit, « An overview of brominated flame retardants in the environment », Chemosphere, vol. 46, no 5,‎ , p. 583–624 (DOI )
  • H. Fromme, G. Becher, B. Hilger et W. Völkel, « Brominated flame retardants – Exposure and risk assessment for the general population », International Journal of Hygiene and Environmental Health, vol. 219, no 1,‎ , p. 1–23 (PMID , DOI )
  • EFSA (2012), Scientific Opinion on Emerging and Novel Brominated Flame Retardants (BFRs) in Food - EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain, The EFSA Journal, 10 (10):2908, p. 1-133.

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