Oxyde d'éthylène

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Oxyde d'éthylène
Structure de l'oxyde d'éthylène
Structure de l'oxyde d'éthylène
Structure de l'oxyde d'éthylène
Identification
Synonymes

1,2-Époxyéthane ;
Oxirane

No CAS 75-21-8
No EINECS 200-849-9
FEMA 2433
Apparence gaz comprimé liquefié incolore, d'odeur caractéristique[1].
Propriétés chimiques
Formule brute C2H4O  [Isomères]
Masse molaire[2] 44,0526 ± 0,0022 g/mol
C 54,53 %, H 9,15 %, O 36,32 %,
Propriétés physiques
fusion −111 °C[1]
ébullition 11 °C[1]
Solubilité dans l'eau : miscible[1]
Masse volumique 0,877 g·cm-3 (°C)[3]
d'auto-inflammation 429 °C[1]
Point d’éclair −20 °C
Limites d’explosivité dans l’air 3100 % vol[1]
Pression de vapeur saturante à 20 °C : 146 kPa[1]
Point critique 71,9 bar, 195,85 °C[5]
Thermochimie
S0gaz, 1 bar 243 J/mol·K
S0liquide, 1 bar 149,45 J/mol·K
ΔfH0gaz -51,08 kJ·mol-1[6]
ΔfH0liquide -96 kJ/mol
Cp 86.9 J/mole·K (liquide)
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation 10,56 ± 0,01 eV (gaz)[8]
Propriétés optiques
Indice de réfraction n^{ 7 }_{ D }  1,3597[3]
Précautions
Directive 67/548/EEC
Toxique
T
Extrêmement inflammable
F+



Transport
263
   1040   
NFPA 704

Symbole NFPA 704

SIMDUT[11]
A : Gaz compriméB1 : Gaz inflammableD1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats gravesE : Matière corrosiveF : Matière dangereusement réactive
A, B1, D1A, D2A, E, F,
SGH[12]
SGH02 : InflammableSGH04 : GazSGH06 : ToxiqueSGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxique
Danger
H220, H315, H319, H331, H335, H340, H350,
Classification du CIRC
Groupe 1 : Cancérogène pour l'homme[10]
Inhalation irritation des poumons, convulsions
Yeux dangereux
Écotoxicologie
LogP -0,3[1]
Seuil de l’odorat bas : 257 ppm
haut : 690 ppm[13]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L'oxyde d'éthylène, ou 1,2-époxyéthane, oxyde de diméthylène, oxacyclopropane, ou encore oxirane est un composé organique, le plus simple de la classe des époxydes. C'est un éther cyclique. Il est important pour l'industrie chimique, entre autres dans la production d'éthylène glycol, ainsi que dans les industries pharmaceutique et agroalimentaire.

Histoire[modifier | modifier le code]

L'oxyde d'éthylène fut synthétisé pour la première fois par Charles Adolphe Wurtz en 1859, en faisant réagir du 2-chloroéthanol avec une base.

Il prit vraiment une importance aux yeux des industriels durant la Première Guerre mondiale, où il servit à fabriquer l'éthylène glycol (en tant que réfrigérant) et une arme chimique (gaz moutarde ou Ypérite).

En 1931, Théodore Lefort découvrit une autre méthode de synthèse, directement à partir d'éthylène et de dioxygène réagissant grâce à un catalyseur à base d'argent. Depuis les années 1940, c'est cette méthode qui sert à produire quasiment tout l'oxyde d'éthylène industriel.

scandale sanitaire[modifier | modifier le code]

Un « scandale sanitaire» a été lié à la toxicité de ce produit en France dans les années 2000.

Le caractère génotoxique de ce produit avait été détecté dès 1968 par une étude suédoise conduite par les professeurs Hogstedt et Ehrenberg et officiellement reconnu plus de 20 ans après, en 1994 bien qu'en France, dans le "Journal Officiel" du 10 janvier 1980, le ministre de la Santé Jacques Barrot recommandait déjà de réserver l’usage de l’oxyde d’éthylène à des cas extrêmes, « si aucun autre moyen de stérilisation approprié n’existe ».

Sa large utilisation s'est néanmoins poursuivie, en particulier pour la stérilisation de biberons, de rétines et de téterelles chez les industriels fournissant les hôpitaux et maternités, alors qu'il était déjà théoriquement interdit pour les produits en contact avec des aliments. De plus,en France, un arrêté de 1992[14] était consacré aux tétines en caoutchouc ou silicone de manière à préciser le décret n° 92-631 du 8 juillet 1992 relatif aux matériaux et objets destinés à entrer au contact des denrées, produits et boissons destinés à l'alimentation de l'homme ou des animaux. Deux ans plus tard, un autre arrêté de 1994[15] imposait aux "matériaux au contact des denrées alimentaires" (MCDA) qu'ils n'altèrent pas « les qualités organoleptiques des denrées, produits et boissons alimentaires placés à leur contact » et que le « traitement désinfectant » fasse partie d'une liste de produits "autorisés" (dont l'oxyde d'éthylène ne faisait pas partie).

Un grand nombre de tétines étaient concernées par ce problème : pour l'année 2010 à titre d'exemple, Philippe Jacquin, directeur du développement du groupe français Cair, qui stérilisait alors ces produits à l’oxyde d’éthylène, a dit avoir vendu en France 4 millions de tétines et 300.000 téterelles[16]. La centrale d’achats de l’Assistance Publique-Hôpitaux de Paris (AP-HP) avait cette même année estimé qu'elle aurait besoin de 2.163.800 tétines et biberons stériles à usage unique, 45.500 téterelles (embouts en plastique facilitant l’allaitement) et 11.600 tétines et sucettes pour prématurés à destination notamment des grandes maternités de Robert-Debré, Necker-Enfants malades et de la Pitié-Salpêtrière. Ces tétines ont été fournies (via une réponse à un appel d'offre) par 2 sociétés Beldico (belge) et le groupe Cair (français) qui tous deux les stérilisaient à l'oxyde d'éthylène.

C'est une française (Suzanne de Bégon) qui a été, à ses dépens[17] la lanceuse d'alerte qui a dénoncé (dès 2010) la présence résiduelle de ce produit (0,098 à 4,9 ppm selon Suzanne de Bégon d'après des analyses faites lors des années 2000 à 2009) dans les tétines utilisées cinq à huit fois par jour par la plupart des mamans, son message ayant ensuite été repris par le toxicochimiste André Picot[18]. Il a fallu environ 10 ans pour que le Ministère de la Santé et la DGCCRF précisent clairement que cet usage est interdit.

Production[modifier | modifier le code]

L'oxyde d'éthylène est produit industriellement grâce à un mélange de dioxygène et d'éthylène qui réagissent entre 200 °C et 300 °C sur un catalyseur d'argent, selon l'équation chimique:

CH2=CH2 + ½ O2 → C2H4O

Le rendement atteint généralement 70-80 %, les pertes étant dues à la combustion de l'éthylène produisant du dioxyde de carbone. Plusieurs méthodes pour produire de l'oxyde d'éthylène plus sélectivement ont été proposées, mais aucune n'a encore atteint un stade industriel.

Utilisation[modifier | modifier le code]

La stérilisation des épices par l'oxyde d'éthylène fut brevetée en 1938 par l'américain Lloyd Hall, et est encore employée de nos jours.
On l'utilise aussi dans la stérilisation du matériel médical tel que les bandages, les sutures, les implants, etc.

L'oxyde d'éthylène fut aussi largement utilisé dans la désinfection des documents de bibliothèques et d'archives, en raison de ses propriétés fongicides. Cette méthode fut rapidement règlementée en raison de la toxicité du produit[19].

Stérilisation[modifier | modifier le code]

L'oxyde d'éthylène gazeux est utilisé comme biocide (bactéricide tuant les bactéries et leurs endospores, contrairement à de nombreux autres produits), comme fongicide (tuant les moisissures et les champignons). Il est pour ses propriétés utilisé pour stériliser des substances que des techniques reposant sur la chaleur, comme la pasteurisation, pourraient endommager.

En France, une campagne d'inspections (2002 à 2004) de l'Afssaps a évalué des sous-traitants de stérilisation (10 prestataires) de dispositifs médicaux à l’oxyde d’éthylène. Ils étaient prestataires pour le compte de fabricants (responsables de la mise sur le marché de ces produits) ou d’établissements de santé (3 prestataires)[20]. L'évaluation a aussi porté sur des fabricants réalisant cette opération pour leur propre compte (8 sociétés). L'évaluation a été faite au regard de la norme harmonisée NF EN 550 « Stérilisation de dispositifs médicaux / validation et contrôle de routine pour la stérilisation à l’oxyde d’éthylène » qui doit garantir que les dispositifs médicaux concernés sont bien conformes aux exigences du Code de la santé publique)[20]. Suite à cette campagne qui a conduit l'agence à formuler « Onze demandes de mise en conformité Charges de stérilisation hétérogènes dont 2 décisions de police sanitaire (dont 1 avec suites pénales) »[20], l'Afssaps a cherché à donner aux métiers de la santé des « précisions sur l'évolution de la réglementation » et a dès 2004 rappelé « les exigences réglementaires et normatives du procédé de stérilisation à l’oxyde d’éthylène aux prestataires de stérilisation, aux organismes professionnels concernés et aux organismes notifiés ».

Dans l'industrie de la chimie[modifier | modifier le code]

La majeure partie de l'oxyde d'éthylène industriel est utilisée comme intermédiaire dans la fabrication d'autres produits chimiques, comme l'éthylène glycol employé en tant que réfrigérant et antigel dans les automobiles, ou pour produire des polyéthers.

L'oxyde d'éthylène lui-même peut polymériser et former le polyéther polyéthylène glycol (ou oxyde de polyéthylène).

L'oxyde d'éthylène est aussi important dans l'industrie des détergents, dans un procédé appelé éthoxylation.

Un des types de dérivés de l'oxyde d'éthylène qui a le plus intéressé les chimistes sont les éthers en couronne, qui sont des oligomères cycliques de l'oxyde d'éthylène, possédant la propriété de former des composés ioniques dans des solvants non polaires. Cependant, leur prix prohibitif les a confinés au laboratoire.

Toxicité[modifier | modifier le code]

L'oxyde d'éthylène sous forme gazeuse est toxique, et des surexpositions peuvent causer des maux de tête, s'intensifiant au fur et à mesure de l'exposition, pouvant même mener à des convulsions voire au coma. C'est aussi un produit irritant pour la peau et les poumons, et son inhalation peut conduire à une inondation de ces derniers plusieurs heures après. L'exposition répétée augmente également le risque de cataracte.

Chez les animaux, l'oxyde d'éthylène peut provoquer de nombreux effets sur la reproduction, tels que des mutations ou des fausses couches.

Chez l'homme, des études épidémiologiques ont montré des excès de cancers lymphocytaires et de l'estomac chez des populations exposées à l'oxyde d'éthylène. Par ailleurs, toujours chez l'homme, des anomalies génétiques portant sur la fréquence des échanges de chromatides sœurs et sur des aberrations chromosomiques ont été observées[21].

L'oxyde d'éthylène est classé cancérogène catégorie 1B, mutagène catégorie M1B selon la classification CLP[22] de l'Union européenne et cancérogène catégorie 1 par le Centre International de Recherche sur le Cancer[23].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d, e, f, g et h OXYDE D'ETHYLENE, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. a et b (en) J. G. Speight, Norbert Adolph Lange, Lange's handbook of chemistry, McGraw-Hill,‎ 2005, 16e éd., 1623 p. (ISBN 0071432205), p. 2.289
  4. a, b et c (en) Robert H. Perry et Donald W. Green, Perry's Chemical Engineers' Handbook, USA, McGraw-Hill,‎ 1997, 7e éd., 2400 p. (ISBN 0-07-049841-5), p. 2-50
  5. « Properties of Various Gases », sur flexwareinc.com (consulté le 12 avril 2010)
  6. (en) Irvin Glassman, Richard A. Yetter, Combustion, Elsevier,‎ 2008, 4e éd., 773 p. (ISBN 978-0-12-088573-2), p. 6
  7. (en) Carl L. Yaws, Handbook of Thermodynamic Diagrams, vol. 1, Huston, Texas, Gulf Pub. Co.,‎ 1996 (ISBN 0-88415-857-8)
  8. (en) David R. Lide, Handbook of chemistry and physics, CRC,‎ 2008, 89e éd., 2736 p. (ISBN 9781420066791), p. 10-205
  9. « oxyde d'éthylène » sur ESIS, consulté le 17 février 2009
  10. IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, « Evaluations Globales de la Cancérogénicité pour l'Homme, Groupe 1 : Cancérogènes pour l'homme », sur http://monographs.iarc.fr, CIRC,‎ 16 janvier 2009 (consulté le 22 août 2009)
  11. « Oxyde d'éthylène » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
  12. Numéro index 603-023-00-X dans le tableau 3.1 de l'annexe VI du règlement CE N° 1272/2008 (16 décembre 2008)
  13. « Ethylene oxide », sur hazmap.nlm.nih.gov (consulté le 14 novembre 2009)
  14. Légifrance (1992), Arrêté du 25 novembre 1992 relatif aux matériaux et objets en élastomères de silicone mis ou destinés à être mis au contact des denrées, produits et boissons alimentaires
  15. arrêté du 9 novembre 1994, précisant un décret de 1992
  16. 23 pages voir p 16/23
  17. Guillaume Malaurie (2011) Biberons toxiques : celle par qui le scandale a éclaté 11-11-18
  18. Guillaume Malaurie et Fabrice Nicolino ; Celle par qui le scandale a éclaté. Voir aussi le reportage "http://www.info2d.com/information/?artid=9109 Ces bébés qu'on empoisonne]" ; Nouvel Observateur 2011-11-17 4907/exclusif-des-biberons-toxiques-dans-les- maternites.htm Des biberons toxiques dans les maternités
  19. Roquebert, Marie-France. Les contaminants biologiques des biens culturels, 2002, P.296.
  20. a, b et c Voir page 68 du Rapport annuel 2004 de l'Afssaps
  21. Fiche toxicologique INRS n°70 Oxyde d'éthylène
  22. Classification Labelling and Packaging
  23. Produits chimiques cancérogènes, mutagènes, toxiques pour la reproduction. Classification réglementaire