Le formaldéhyde (formol)

Écrit par Administrateur on 22 mai 2014. Posted in A la découverte

Risques et enjeux

Le formaldéhyde, plus communément appelé formol, est utilisé dans les industries du bois, de l’ameublement et dans les panneaux à base de bois. Le 27 mars dernier, tous les acteurs professionnels du secteur se sont réunis à Paris pour faire le point sur cette substance dangereuse pour la santé.

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L’aldéhyde formique ou formaldéhyde intervient dans la composition de résines (urée-formol, phénol-formol, résorcine-formol…) qui sont à leur tour utilisées selon leur nature dans le secteur du bois, en tant qu’adhésifs ou liants, pour la fabrication de panneaux de particules, de panneaux de fibres de moyenne densité, de contreplaqués, de charpentes, de poutres en lamellé-collé. On retrouve également la substance dans la construction pour la fabrication de matériaux d’isolation (mousses isolantes, liant pour panneaux ou nappes de fibres vitreuses artificielles) mais aussi dans les dispersants-superplastifiants, notamment pour béton et plâtre, et dans certaines peintures comme agent de conservation dans les produits en émulsion aqueuse. « Dans l’ameublement, on utilise très peu ces résines, sauf pour quelques postes où l’on peut être amené à faire des collages, notamment de revêtements sur les panneaux bruts », explique Bertrand Demarne, Directeur du service développement technique de l’Unifa (Union Nationale des Industries Françaises de l’Ameublement). « On achète les panneaux bruts ou déjà revêtus (cas du PPSM), de ce fait notre exposition au formaldéhyde est extrêmement faible. Elle n’est pas nulle toutefois puisqu’il arrive de devoir découper et percer de grande quantité de panneaux de particules ou contreplaqués qui renferment la substance chimique. Les entreprises qui utilisent d’importantes quantités de colle sont les fabricants de panneaux, environ une quinzaine d’usines dans l’industrie française du bois ». La mise en œuvre à chaud des colles, dont la consommation annuelle en France est estimée à 500 000 tonnes, génère des émissions de formaldéhyde auxquelles sont exposés environ 10 500 travailleurs des industries du bois en France. Ces émissions dégagent un gaz incolore à odeur âcre et suffocante. Le seuil minimal de perception de cette odeur caractéristique est de 0,05 ppm (partie par million) et elle est détectée par la plupart des personnes autour de 1 ppm.

Les dangers pour la santé

Tout d’abord, le formaldéhyde est une substance présente dans notre organisme où elle est produite en faible quantité lors du métabolisme normal. En milieu professionnel, l’inhalation est la principale voie d’exposition à cette substance très volatile qui se dépose facilement dans les voies respiratoires. Le risque intervient lors de la fabrication, du perçage ou de la découpe des panneaux qui contiennent de la colle et libèrent ainsi le gaz. Les vapeurs provoquent une irritation sensorielle transitoire et réversible des yeux et voies respiratoires (nez et gorge). Lors d’une exposition massive, on trouve des irritations de la trachée et des bronches et à partir de 10 ppm, la sévérité des symptômes provoque des difficultés respiratoires. De la même façon, les expositions répétées entraînent une diminution des capacités respiratoires et des lésions des mu­queuses nasales. En cas d’association à d’autres substances, des symptômes de toux, rhinite, douleur à la poitrine, apparaissent. Le contact cutané est également courant dans le milieu professionnel mais l’absorption cutanée est réduite. Elle déclenche un mécanisme allergique qui se manifeste par de l’eczéma. Des cas ont été rapportés dans l’industrie du contreplaqué, mais aussi dans le textile et chez les personnels de santé et les coiffeurs. Il est estimé que 3 à 6 % de la population sont sujets à cette allergie de contact à partir d’une concentration en formaldéhyde de 30 à 60 ppm. A ces effets nocifs sur la santé, s’ajoute le risque de cancer. « Le centre international de recherche sur le cancer (CIRC) reconnaît l’existence des cancers nasopharyngés provoqués par le formol », explique Michel Falcy, Docteur au CNRS. Puis de compléter : « Ils apparaissent dans des professions à forte exposition. En parallèle, il y a beaucoup de discussions sur un risque de cancer des sinus. Ils seraient liés à des co-expositions, notamment dans l’industrie du bois où il y des inhalations de poussières de bois. Des études épidémiologiques sont aussi menées pour la reconnaissance d’un certain nombre de leucémie ». Yvon Créau, Directeur du département prévention des risques professionnels de la CNAMTS (Caisse nationale d'assurance-maladie des travailleurs salariés) déclare qu’« au­jourd'hui, le nombre de maladies professionnelles liées au formaldéhyde n'est pas très élevé. Mais nous nous intéressons au suivi de ce risque, car il est à effets différés ».

Dans l’attente d’une directive européenne

Le formaldéhyde a été classé en France dans le groupe 1 (agent cancérogène pour l’homme) par le CIRC en juin 2004.  Au 1er janvier 2007, les au­torités françaises ont décidé de soumettre les travaux exposant à la substance chimique aux règles particulières de prévention des risques d’exposition aux agents cancérogènes, mutagènes et toxiques pour la reproduction (CMR) de catégorie 1 en raison de son rang établi par le CIRC, du nombre important de travailleurs potentiellement exposés au formaldéhyde, et dans l’attente d’une révision de sa classification européenne. Dans l’Union Européenne, le formal­déhyde est actuellement classé en catégorie 3 et 2, mais devrait passer en cancérogène avéré (catégorie 1B) à partir de 2015, suite à l’adoption en décembre 2013 de la 6e adaptation au progrès technique (ATP) du règlement 1272/2008 dit « CLP ». Des nouvelles valeurs limites de moyenne d’exposition professionnelle seront alors décidées. En France, ces valeurs ont été fixées par le Ministère chargé du travail en 1993 de façon indicative et non réglementaire. Olivier Calvez, de la Direction Générale du Travail (DGT) transmet les chiffres : « Pour une exposition de 8 heures (VLEP), elle est de 0,5 ppm. Sur le court terme (VLCT – 15 minutes), elle est à 1 ppm. Cela implique pour l’employeur de faire un contrôle régulier - qui est encore aujourd’hui à son libre arbitre - de cette valeur limite. L’employeur doit établir une fiche de prévention des expositions que l’on appelle FDE qui recense les conditions d’expositions, les valeurs d’expositions et les mesures de prévention mises en œuvre. L’objectif de la DGT, une fois qu’au niveau européen une nouvelle valeur sera actée, est d’introduire une valeur limite qui sera réglementaire et qui impliquera un contrôle chaque année ». Bertrand Demarne, de l’Unifa, attend cette nouvelle directive européenne mais espère surtout que chaque état respectera les nouvelles valeurs. « On veut être sûr que demain, avec le nouveau classement européen, chaque pays applique les mêmes règles. Les italiens, les allemands, les belges, les hollandais et les autrichiens sont des gros fabricants de constructions de bois, de panneaux et de meubles. L’égalité industrielle est indispensable pour des raisons de survie. Tous les acteurs de notre industrie doivent prendre la mesure des risques d’utilisation du formaldéhyde ». En France, les risques du formaldéhyde et la prévention pour les salariés ont été pris en compte bien en amont par l’Unifa, la FIBC (Fédération de l’Industrie Bois Construction), l’UIPP (Union des Industries de Panneaux de Process) et par l’UFC (Union des Fabricants de Contreplaqué) qui ont signé ensemble une convention avec le ministère du travail.

Prévention d’exposition

Pour Daniel Bertrand, ingénieur à la Carsat (Caisse d’Assurance Retraite et de la Santé au Travail) d’Aquitaine, les salariés les plus exposés dans les usines sont ceux qui occupent un poste aux chaînes de fabrication des panneaux de bois. En amont de la presse, des valeurs moyennes d’ambiance proches de la Vlep relevées sont de 0,61 mg/m3, alors qu’à l’aval elles atteignent 1,23 mg/m3. « Toute personne qui circule ou travaille près de la presse à l’aval peut donc être potentiellement exposée à l’inhalation de formaldéhyde lors des phases de production », déclare Daniel Bertrand. Ses solutions de prévention sont alors l’abaissement des parois de cantonnement pour limiter la migration des gaz de presse vers l’amont et l’aval de celle-ci, l’installation d’extracteurs d’air supplémentaire en toiture au-dessus du volume cantonné compensé par l’installation d’air neuf, ou encore l’installation de buses d’air sous pression le long du convoyeur pour repousser l’air pollué des voies respiratoires de l’opérateur vers le carrousel de refroidissement (ce dispositif permet de diviser par trois la concentration de formaldéhyde à ce poste de travail). Daniel Bertrand reconnaît la limite de ces solutions qui cherchent à capter au plus près des sources les émissions de formaldéhyde. « Chaque process est à étudier finement au cas par cas afin de réduire les expositions potentielles ». Dans l’attente de la substitution, l’ingénieur à la Carsat préconise l’information des travailleurs sur les risques liés à leur exposition et la mise à disposition d’EPI (Equi­pement de Protection Individuelle) adapté. Pour les opérations polluantes pour lesquelles la prévention collective n’est pas suffisante, il recommande le port d’un Appareil de Protection Respiratoire filtrant (à filtre de type B), voire d’un APR isolant.

La limite des substituts chimiques

La fabrication de panneaux de particules (PP), de panneaux de fibre à moyenne densité (MDF) et de panneaux de lamelles orientées (OSB) font majoritairement appel à des résines urée-formaldéhyde (UF). Aujourd’hui des laboratoires d’Etudes et de Recherche sur le bois essaient de mettre au point de nouvelles colles ne présentant pas de danger pour la santé de l’homme et respectueuses de l’environnement. Pour envisager une solution alternative à l’UF, Camille Demaille, ingénieur R&D au centre technologique Rescoll, liste les critères à évaluer : le dégagement de formaldéhyde, les aspects de santé et sécurité au travail, la disponibilité des matières premières nécessaires à la production des résines, le coût de ces matières premières, la réactivité des résines, puis les performances mécaniques (tels la cohésion interne, la résistance à la flexion, le module d’élasticité…) et de durabilité (comme le comportement à l’humidité) des panneaux. « Dans les différentes solutions envisagées, il y a trois types de voies : la voie chimique avec des matières issues du pétrole, la voie végétale et la voie mixte qui associe les deux précédentes », explique Camille Demaille. Pour la voie chimique, l’ingénieure expose différentes solutions :
• 1 l’utilisation de capteurs (catchers) dans les résines aminoplastes pour limiter le formaldéhyde au moment de la synthèse des résines, de la mise en œuvre ou après collage. Ces capteurs peuvent être l’ajout d’urée (peu coûteux mais diminuent les propriétés mécaniques du panneau), le dopage des résines UF à la mélanine (bonnes propriétés mais problème de coût), et l’utilisation des molécules polyhydrazides.
• 2 la modification de résines UF étudiée par le Serex (SErvice de Recherche et d’EXpertise en transformation des produits forestiers) avec des nanoparticules (avec l’utilisation de 4 % de nanoparticules, les émissions de formaldéhyde diminuent de 20 %. Toutefois, les risques liés à ces nanoparticules sont méconnus sur l’organisme humain).
• 3 la modification de résines UF par des ajouts d’agents d’expansion comme le trichlorofluoromethane (il présente l’avantage de conserver le procédé de mise en œuvre mais les propriétés finales des panneaux restent inconnues).
• 4 l’amélioration des résines phénol-formaldéhyde (PF) pour les PP et MDF en leur ajoutant des additifs pour contrer les inconvénients (pour les rendre plus claires, plus réactives).
• 5 utilisations de liants à base d’isocyanates avec des prépolymères seuls ou en combinaison des résines UF (ils ont moins de toxicité, sont déjà utilisés mais ont des coûts élevés).
• 6 l’utilisation d’adhésifs à base d’acrylique ou de polyacétate de vinyle étudiée par le projet DIPP (Developpement of Innovative Particleboard Panels for a better mechanical performance and a lower environmental impact) avec des résultats encourageants en termes de résistance mais des coûts importants.
• 7 la substitution des catalyseurs dans des formulations avec des ratios molaires faibles.
• 8 l’amélioration des durcisseurs et l’augmentation de la température de pressage proposée par la FFIF (Fédération Finlandaise d’Industrie Forestière).
• 9 le revêtement de surface pour bloquer les émissions de formaldéhyde.
« Toutes ces solutions ont l’avantage de limiter l’émission de formaldéhyde, voire d’empêcher son utilisation, mais présentent des inconvénients liés à l’environnement, à des problèmes de coût et de disponibilité, à leur mise en œuvre et à la manipulation par les opérateurs. A l’heure actuelle, aucune alternative économiquement rentable n’a été trouvée et il est difficile de proposer des voies d’amélioration supplémentaires issues à 100 % de la chimie des produits d’origine pétrolière », admet Camille Demaille.

La voie végétale à l’étude

Dans la voie végétale, l’ingénieure au Rescoll présente les recherches pour les solutions envisagées :
• 1 l’utilisation de la fibre de bois pour augmenter la capacité de feutrage naturelle de la fibre de bois.
• 2 le recours à la lignine qui est capable grâce à sa teneur chimique de substituer le phénol dans les résines PF, c’est une matière renouvelable facilement accessible mais peu réactive.
• 3 l’emploi de tannins qui est accessible mais dont l’extraction est peu respectueuse de l’environnement. Elles sont déjà utilisées en Amérique du sud dans la fabrication de panneaux de bois.
• 4 la modification de résines UF par du bois liquéfié étudiée à l’Université Ljubljana et à l’Institut Nationale de Chimie de Slovénie. Les résultats montrent que ce bois liquéfié ne peut être usité qu’à 10 %, au-delà cela engendre des problèmes de couleurs sur les panneaux.
• 5 l’utilisation de protéines végétales, tels les oléagineux de Purebond à base de protéines de soja, ou de matières premières riches en protéines qui modifient les résines PF, comme les résines AsWoodTM.
• 6 l’emploi de matières premières riches en triglycérides d’huiles insaturées qui offrent des résultats encourageants, avec néanmoins des soucis de cohésion du matériel. Ces travaux sont menés par le FCBA et l’ARD (Agro industrie Recherche et Développement).
• 7 le recours aux polysaccharides utilisés comme co-réactant avec un seul agent réticulant.
• 8 l’usage d’extraits d’aiguilles de conifères, d’après une étude menée au Québec par le Serex et l’IRSST.
• 9 une solution mixte à base de lignine, tannins et protéines de soja dont les travaux sont dirigés au Lermab (Laboratoire d’Etudes et de Recherches sur le Matériau Bois).
« Ces solutions d’origine naturelles présentent plusieurs inconvénients, précise Camille Demaille. Le premier étant la disponibilité. Le besoin en résine est supérieur à 460 000 tonnes par an, par conséquent la quantité de matières premières renouvelables comme substitution doit être importante. Le deuxième inconvénient est la propriété d’usage de façon à garantir les propriétés mécaniques et de vieillissement des panneaux. Le troisième point noir est l’incertitude de ces résines à base de matières végétales sur la santé et les risques qu’elles génèrent. Et enfin le dernier est le degré de maturité, plusieurs technologies n’ayant pas encore été testées à l’échelle industrielle ».

Vers une solution mixte

Le mélange de chimique et de végétal est une piste sérieusement envisagée dans les recherches de substitution par l’utilisation de lignine glyoxalée (alhéhyde moins toxique et moins volatil que le formaldéhyde) associée à différentes matières. Actuellement, trois projets sont en cours. Le projet « Panneau neutre » cherche à améliorer le profil environnemental des PP utilisés dans construction avec l’ajout de tanins et pMDI (diisocyanate sous forme polymérique). Il est mené par la FCBA, le Lermab et le CFP (Centre Français du Papier). Les essais du CIMV (Compagnie Industrielle de la Matière Végétale) et de l’Enstib (Ecole Nationale Supérieure des Technologies et Industries du Bois) sur la lignine glyoxalée associée à des résines PF et pMDI ou à des tannins et pMDI. Puis le projet « Neolignocol » qui vise à développer une solution de remplacement des colles aminoplastes et phénoplastes, avec pour intervenants la FCBA, Kronofrance, Rolkem, LCPO, UIPP et Reskoll. « Une multitude de pistes de travail sont donc en cours d’étude. A l’heure actuelle aucune solution miracle ne peut être proposée, ni sur un plan prospectif, ni sur le plan industriel, mais il est possible de dégager des pistes apportant une réponse partielle à la problématique », souligne Camille Demaille. Avant de conclure : « Il y a besoin d’améliorer encore la qualité technologique et la production de résines d'origine végétale - les voies hybrides étant les plus prometteuses - pour aboutir à des produits économiquement rentables et technologiquement viables dans la fabrication industrielle de panneaux. Puis de faire valider par les acteurs de la profession les potentialités de technologie, comme la lignine glyoxalée pour lier les panneaux à base de bois ».

Katia Blanchard