Intertek partage son expertise sur la Classification et la Caractérisation sur les Nanomatériaux selon la Recommandation Européenne (2011/696/UE), pour les filières agroalimentaires dans le cadre du Règlement INCO (N°1169/2011), les filières cosmétiques dans le cadre du Règlement N°12232/2009 etc.

1. Livre Blanc
Auteur:
Thomas Gautier
Intertek Life Sciences
Date: Novembre 2014
Étude analytique d’une matière première
Recherche de Nanoparticules
Caractérisation et Classification selon la
Recommandation de la Commission Européenne relative
aux Nanomatériaux (2011/696/UE)

2. Livre Blanc: Étude analytique d’une matière première
Introduction
Les Nanotechnologies appartiennent à la science de l’infiniment petit (1nm = 10-9m = 0,000 000 001
m). À cette échelle les matériaux acquièrent de nouvelles propriétés, différentes de l’échelle micro-ou
macroscopique. De ce fait, les nanotechnologies sont en plein essor dans de nombreux secteurs
industriels et font l’objet de nombreux travaux de recherche et de développement. Comprendre les
propriétés fondamentales de la matière à cette échelle est donc primordiale pour pouvoir réaliser une
expertise des plus précises et fiables.
Comme dans toute nouvelle technologie, il ne peut pas y avoir de réelles innovations sans une part de
risques. Ceux-ci sont encore peu connus aujourd’hui sur la santé humaine et l’environnement et font
donc l’objet de nombreux travaux de recherche.
Pour veiller à ces risques et afin d’assurer la traçabilité des nanomatériaux, des déclarations sont mises
en place et les règlements déjà en vigueur (notamment cosmétiques, biocides et alimentaires) se
transforment aux vues des avancées scientifiques liées aux nanomatériaux.
Nano ou non-Nano? : Définition de la Commission Européenne
Une recommandation de la Commission Européenne (CE) relative à la définition des nanomatériaux
(2011/696/UE) a été publiée le 18 octobre 2011[1]:
• « (2) Nanomatériau: Un matériau naturel, formé accidentellement ou manufacturé contenant des
particules libres, sous forme d’agrégat ou sous forme d’agglomérat, dont au moins 50%
des particules, dans la répartition numérique par taille, présentent une ou plusieurs dimensions
externes se situant entre 1 nm et 100 nm. »
• « (5) […]Tout matériau est à considérer comme relevant de la définition établie au point 2 dès lors
qu’il présente une surface spécifique en volume supérieure à 60 m2/cm3. Cependant, tout
matériau qui, sur la base de sa répartition numérique par taille, constitue un nanomatériau est à
considérer comme correspondant à la définition établie au point 2 même s’il présente une surface
spécifique en volume inférieure à 60 m2 /cm3. »
A partir de cette recommandation et des exigences de la CE concernant la mesure des
nanomatériaux [2], Intertek propose d’étudier et de classifier des matières premières afin de
répondre aux exigences réglementaires actuelles.
Objectifs de cette étude analytique
Cette étude menée par les ingénieurs d’Intertek permettra d’indiquer la présence ou l’absence de
nanoparticules dans une matière première donnée, mais aussi de classifier la matière première
selon la définition donnée par la recommandation de la CE.
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3. Livre Blanc: Étude analytique d’une matière première
L’Étude analytique
A défaut d’avoir des méthodes et techniques harmonisées pour soutenir la définition de la CE, Intertek
s’appuie sur son expérience et son parc analytique en proposant une étude complète inspirée de
normes internationales (ISO), qui permettra une caractérisation fiable et efficace des poudres.
Les techniques utilisées dans cette étude sont la DLS (Dynamic Light Scattering), MEB (Microscopie
Électronique), l’Adsorption de gaz (BET) et la Pycnométrie.
Dynamic Light Scattering (DLS)
La DLS est une technique basée sur le principe de la diffusion élastique de
la lumière qui repose sur le mouvement brownien des particules en
solution. La fréquence et l’amplitude de ce mouvement dépend de la taille
de la particule. Il est donc primordial d’avoir une bonne dispersion des poudres
en suspension (Protocole Intertek inspirée de la norme ISO 14887:2000).
La DLS permet d’obtenir la distribution granulométrique de
l’échantillon en fonction de l’intensité de la lumière diffusée et la taille
moyenne des particules mesurées, de façon simple et rapide. (Analyse
inspirée de la norme ISO 22412:2008).
L’inconvénient de cette technique repose sur le fait que les plus grosses
particules (agglomérats/agrégats) ont tendance à masquer les plus
petites particules (particules primaires) lors de la détection, d’où l’intérêt
de coupler cette analyse avec des observations en Microscopie
Électronique.
Microcopie Électronique à Balayage (MEB)
La Microscopie Électronique à Balayage (MEB) est une technique d’analyse et
d’observation d’objets, tels que des poudres et des solides. Elle repose sur
l’interaction entre un faisceau d’électrons et la matière. Le faisceau balaie
la surface de l’échantillon, ce dernier en réponse réémet un rayonnement
électronique qui est ensuite analysé par différents détecteurs afin d’obtenir
une image en haute résolution de la morphologie de l’échantillon.
L’observation de l’échantillon, après dispersion, permettra dans un
premier temps de contrôler son état d’agglomération. Généralement,
elle appuie les résultats obtenus en DLS, c’est-à-dire que la taille
moyenne des agglomérats mesurés au MEB correspond aux tailles
de forte intensité obtenues en DLS. L’intérêt du MEB se situe au niveau
des particules primaires (particules seules) qui peuvent être mesurées
directement afin d’obtenir une distribution granulométrique en Nombre
(demandée par la CE) via un analyseur d’images (Cf. page 3).
De plus, un facteur de forme moyen des particules (Rapport Longueur/
Largeur) peut être calculé, notamment selon l’opinion du Comité
Scientifique pour la Sécurité des Consommateurs (CSSC) [3].
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4. Livre Blanc: Étude analytique d’une matière première
Distribution granulométrique en nombre
Les particules primaires sont la clef de la définition du CE. En effet un agglomérat/agrégat (qui
peut avoir une dimension supérieure à 100 nm) composé de particules nanométriques (<100nm), est
considéré comme un nanomatériau selon la définition (Cf. Page 1).
Une distribution granulométrique en nombre peut être réalisée via un analyseur d’images
(inspirée de la norme ISO 13322:2014). Des centaines de particules peuvent être traitées afin
d’obtenir un bon échantillonnage et une distribution en nombre fiable.
Analyseur d’images
La distribution granulométrique des
particules primaires permet donc de
répondre à la question des 50%
en nombre de la définition de la
CE, grâce à la courbe de pourcentage
cumulé associée.
Adsorption d’azote et Pycnométrie
La mesure de surface spécifique (m²/g) (inspirée de la norme ISO 9277:2010) par la méthode
BET se fait via l’isotherme d’adsorption de l’échantillon. L’isotherme est déterminée par l’adsorption
physique de molécule d’azote à la surface du substrat à 77 Kelvin.
Associée à la Pycnomètrie (qui va mesurer la masse volumique (g/cm3) réelle de l’échantillon, analyse
inspirée de la norme ISO 12154:2014), la surface spécifique en volume (VSSA, en m²/cm3) va
pouvoir être calculée et comparée à la valeur de 60 m²/cm3 donnée par la recommandation de la
CE (Cf. page 1). A partir de ce seuil, l’échantillon serait considéré comme une poudre nanométrique.
VSSA (60 m²/cm3)
BET Pycnométrie
Conclusion
Toutes les techniques présentées dans ce document peuvent être réalisées seules. Cependant à l’heure
actuelle aucune technique ou méthode de mesure n’a été standardisée pour la qualification
des poudres à l’échelle nanométrique. C’est à ce sujet qu’Intertek propose cette étude analytique
complète, composée d’un panel de techniques, qui donnera un avis fiable de la nature nanométrique
ou non-nanométrique d’une matière première, afin de répondre aux différentes déclarations et
réglementations actuelles.
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5. Livre Blanc: Étude analytique d’une matière première
Autres caractérisations liées aux nanoparticules
• Porosité, distribution taille de pore par adsorption de gaz (inspirée ISO 15901:2006)
• Recherche d’impureté et de traces (EDX)
• Analyse structurale (DRX)
• Séparation de Nanoparticules dans Produits Finis (Field Flow Fractionation)
• Solubilité selon OCDE 105
• Étude de la stabilité d’une suspension: potentiel zêta, titration potentiel zêta
(inspirée ISO 13099-2:2012)
• Caractérisation de surface, de revêtement, de nanoparticule enrobée (ATG-MS)
Au travers de notre expertise, nous aidons nos clients à mieux comprendre, caractériser et
évaluer leurs nanomatériaux
• Caractérisation de nanomatériaux - Contrôle de matières premières et produits finis
• Résolution de Problèmes - Problem solving
• Développement de méthodes spécifiques
• Évaluation toxicologique de nanomatériaux (Test de cytotoxicité, génotoxicité, cancérogénicité et
écotoxicité)
• Consulting et Expertise
Mais aussi…
Intertek réalise également:
• Analyses chimiques
• Analyses de traces chimiques (Organique et
Inorganique)
• Analyses des matériaux
• Analyses élémentaires
• Essais microbiologiques sur plastiques selon
ISO 846
• Analyses physico-chimiques
• Analyses microbiologiques et in vitro
Les autres techniques d’analyses du groupe
Intertek comprennent:
• Spectrométrie de masse (ESI-MSMS, LC-MSMS,
MALDI-MS, UPLC-MS…)
• La chromatographie en phase gazeuse (GC-MS,
pyrolyse…)
• HPLC et UPLC (UV, IR, DEDL, MS)
• Spectroscopies (FTIR/Raman, UV-vis,
Fluorescence, RMN…)
• Analyses de traces métalliques par ICP-MS,
ICP-OES
• Microscopies Optiques et Électroniques
Références
[1]Recommandation de la Commission Européenne relative à la définition des Nanomatériaux
(2011/696/EU), 18 Octobre 2011.
[2]Requirements on measurements for th for tje implementation of the European Commission
definition of the term « nanomaterial », EUR 25404 EN, 2012. T. Linsinger, G. Roebben, D.
Gilliland, L. Calzolai, F. Rossi, P. Gibson and C. Klein.
[3]Opinion on Titanium Dioxide (nano form), Colipa n°S75, Scientific Committee on
Consumer Safety (SCCS), CE, 22 avril 2014
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de nombreuses industries à travers le monde. Grâce à ses services d’audits,
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fournit des solutions Qualité tout au long de la chaîne d’approvisionnement et
contribue à ajouter de la valeur aux produits, processus et actifs de ses clients.
Avec un réseau de plus de 1000 laboratoires et bureaux et plus de 36 000
personnes dans plus de 100 pays, Intertek apporte son soutien dans la réussite
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attentes des utilisateurs finaux en matière de sécurité, durabilité, performance,
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