Le carbure de tungstène est-il toxique?

Menu de contenu

● Qu'est-ce que le carbure de tungstène?

● Risques pour la santé de l'exposition au carbure de tungstène

>> 1. Toxicité pulmonaire

>> 2. Irritation de la peau et des yeux

>> 3. Effets systémiques

● Mesures de sécurité professionnelle

● Impact environnemental

>> Évaluation du cycle de vie et atténuation

● Toxicité dans des scénarios spécifiques

>> 1. Applications militaires

>> 2. Implants médicaux

>> 3. Exposition aux nanoparticules

● Recherche et études

>> 1. Études de maladie pulmonaire en métal dur

>> 2. Effets cardiovasculaires

>> 3. Risque du cancer

>> 4. Études animales

● Normes de réglementation et de sécurité

>> 1. Limites d'exposition professionnelle

>> 2. Recommandations niosh

>> 3. Soins responsables et développement durable

● Le rôle de cobalt

>> Classeurs alternatifs

● Recyclage et durabilité

>> Processus de recyclage

● Conclusion

● FAQ

>> 1. Les bijoux en carbure de tungstène sont-ils sûrs à porter?

>> 2. Le carbure de tungstène peut-il provoquer un cancer?

>> 3. Comment gérer le carbure de tungstène en toute sécurité?

>> 4. Quels sont les symptômes de l'empoisonnement au tungstène?

>> 5. Le carbure de tungstène est-il respectueux de l'environnement?

● Citations:

Le carbure de tungstène (WC) est un matériau industriel largement utilisé pour sa dureté extrême, sa résistance à l'usure et son point de fusion élevé. Il forme l'épine dorsale des outils de coupe, des bits de forage et même des bijoux. Cependant, son profil de toxicité a déclenché des débats parmi les scientifiques, les fabricants et les organisations de santé. Cet article examine les risques potentiels de santé et d'environnement de Le carbure de tungstène , soutenu par les résultats de la recherche, les directives de sécurité et les études de cas dans le monde réel.

Qu'est-ce que le carbure de tungstène?

Le carbure de tungstène est un composé en céramique composé de tungstène (w) et d'atomes de carbone (C) dans un rapport 1: 1. Il est généralement fritté avec un liant métallique, comme le cobalt (5–15%) ou le nickel, pour améliorer la ténacité. Cette combinaison crée un 'Hard Metal ' utilisé dans des applications à forte stress comme l'exploitation minière, l'aérospatiale et les dispositifs médicaux.

Risques pour la santé de l'exposition au carbure de tungstène

1. Toxicité pulmonaire

L'inhalation de la poussière de carbure de tungstène présente le risque le plus important, en particulier lorsqu'il est combiné avec du cobalt. Les principales conclusions comprennent:

- Maladie pulmonaire du métal dur (HMLD): une maladie pulmonaire interstitielle rare caractérisée par la fibrose et l'inflammation, liée à l'inhalation prolongée de la poussière WC-CO [4, 7].

- Cancer du poumon: les études épidémiologiques montrent un risque accru de cancer du poumon chez les travailleurs exposés aux particules de WC-Co [1, 4].

- Effets respiratoires aigus: Une exposition à court terme peut provoquer une toux, une respiration sifflante et un essoufflement [3].

Mécanisme: Le cobalt dans les alliages WC-CO génère des espèces réactives de l'oxygène (ROS), des tissus pulmonaires endommagés et de l'ADN [4]. Le carbure de tungstène pur présente une toxicité minimale, mais le cobalt agit comme un catalyseur du stress oxydatif.

2. Irritation de la peau et des yeux

Le contact direct avec la poussière ou les solutions WC peut provoquer:

- Dermatite: réactions allergiques, y compris les éruptions cutanées et les démangeaisons, en particulier chez les travailleurs gérant les outils WC-Co [3, 18].

- Brûlures chimiques: des solutions concentrées ou un contact cutané prolongé peuvent entraîner des brûlures [18].

- Dommages oculaires: les particules de poussière peuvent irriter les yeux, entraînant des rougeurs ou des abrasions cornéennes [3].

3. Effets systémiques

La recherche émergente met en évidence des impacts plus larges sur la santé:

- Maladie cardiovasculaire: le tungstène urinaire élevé est en corrélation avec l'hypertension et le risque d'AVC [1].

- Toxicité osseuse: le tungstène s'accumule dans les os, augmentant potentiellement le risque de fracture [1, 4].

- Dommages rénaux: l'intoxication aiguë au tungstène (rare) peut provoquer une nécrose tubulaire et une insuffisance rénale [1, 5].

- Affaiblissement neurologique: les travailleurs du métal dur ont montré des signes de troubles neuropsychologiques légers à modérés, en particulier en ce qui concerne la fonction de mémoire [5].

Mesures de sécurité professionnelle

L'Institut national de sécurité et de santé au travail (NIOSH) recommande [3, 15]:

Impact environnemental

Le carbure de tungstène est chimiquement stable sous sa forme solide, posant un risque environnemental minimal [6]. Cependant:

- Contamination du sol / de l'eau: une mauvaise élimination des déchets WC-CO peut lixiviation du cobalt dans les écosystèmes [2].

- Bioaccumulation: les organismes aquatiques peuvent absorber le tungstène, bien que la toxicité reste faible par rapport aux métaux lourds [2].

- Perturbation de l'écosystème: l'extraction du tungstène peut entraîner une perturbation de l'habitat et une perte de biodiversité [2].

Des organismes de réglementation comme l'EPA classent désormais le tungstène comme un contaminant émergent, exhortant des protocoles d'élimination plus stricts [2].

Évaluation du cycle de vie et atténuation

Pour bien comprendre les implications environnementales, une évaluation du cycle de vie des phoques en carbure de tungstène est essentielle. Cela comprend l'extraction, la fabrication, l'utilisation et l'élimination des matières premières [2].

1. Extraction des matières premières: l'extraction du tungstène peut conduire à la destruction de l'habitat, à l'érosion du sol et à la pollution de l'eau [2].

2. Processus de fabrication: La production de carbure de tungstène est à forte intensité d'énergie, contribuant aux émissions de gaz à effet de serre [2, 11, 14].

3. Utilisation: l'usure pendant le fonctionnement peut conduire à la libération de matériau de joint dégradé, provoquant une contamination [2].

4. Élimination: une mauvaise élimination peut libérer du tungstène et d'autres substances nocives dans l'environnement [2].

Les stratégies d'atténuation comprennent l'investissement dans la recherche et le développement de matériaux alternatifs, la promotion du recyclage et de la réutilisation et la mise en œuvre de réglementations plus strictes [2, 17].

Toxicité dans des scénarios spécifiques

1. Applications militaires

Le tungstène a été utilisé en remplacement de la plomb dans les balles. Des études suggèrent que dans certaines conditions environnementales (pH faible, faible oxygène), le tungstène peut se dissoudre, contaminant potentiellement le sol et l'eau [5]. Le risque d'exposition à long terme des éclats d'obus ancrés contenant du tungstène est une source de préoccupation [5].

2. Implants médicaux

Le tungstène est utilisé dans les dispositifs médicaux, tels que les boucliers à base de tungstène pendant la radiothérapie et les bobines pour l'embolisation [1]. Ces dispositifs peuvent se dégrader avec le temps, conduisant à une exposition systémique accrue au tungstène [1]. Des études ont détecté des niveaux élevés de tungstène dans l'urine et le sang des patients avec ces implants [1].

3. Exposition aux nanoparticules

L'effet des nanoparticules de carbure de tungstène sur la toxicité pulmonaire est un domaine de préoccupation croissante [12]. Le contact aigu ou chronique des nanoparticules est un risque primaire pour la santé, en particulier dans les milieux professionnels. Des études indiquent que l'exposition à l'alliage métallique tungstène, au carabal de tungstène ou aux nanoparticules de trioxyde de tungstène peut entraîner une inflammation pulmonaire, des dommages à l'ADN et un stress oxydatif [4].

Recherche et études

1. Études de maladie pulmonaire en métal dur

Des recherches sur la maladie pulmonaire du métal dur ont montré que l'inhalation chronique des particules de cobalt du carbure de tungstène entraîne une maladie pulmonaire interstitielle, caractérisée par une pneumonie interstitielle et une fibrose géantes [4, 7]. Une étude des anciens travailleurs dans une usine de métaux durs a révélé que les concentrations de poussière mal réglementées provoquaient des anomalies pulmonaires et une maladie grave [7].

2. Effets cardiovasculaires

Des études ont lié les concentrations urinaires de tungstène à un risque accru d'hypertension, de maladie artérielle périphérique et d'AVC [1]. Les personnes avec des concentrations de tungstène urinaire plus élevées se sont avérées doubler les chances d'AVC signalées [5].

3. Risque du cancer

Les mélanges WC-CO sont classés comme cancérogènes humains probables en raison du risque accru de cancer du poumon en milieu professionnel [1, 4]. Des études ont également suggéré un lien potentiel entre l'exposition au tungstène et le cancer de la thyroïde et la leucémie pédiatrique [1].

4. Études animales

Des études animales ont montré que des doses élevées de composés de tungstène peuvent provoquer des problèmes respiratoires et des changements comportementaux [16]. La recherche est en cours pour déterminer la pertinence de ces résultats pour l'homme [5].

Normes de réglementation et de sécurité

1. Limites d'exposition professionnelle

Diverses organisations ont établi des limites d'exposition professionnelle pour le carbure de tungstène et de tungstène pour protéger les travailleurs [3, 15]. Ces limites sont conçues pour minimiser le risque d'effets indésirables sur la santé associés à l'inhalation de poussière et de fumées [3, 15].

2. Recommandations niosh

NIOSH recommande des commandes d'ingénierie, telles que les systèmes de ventilation et l'utilisation d'équipements de protection personnelle (EPI) pour réduire l'exposition des travailleurs au carbure de tungstène [3]. Ils soulignent également l'importance de l'hygiène du lieu de travail et de la surveillance médicale [3].

3. Soins responsables et développement durable

Les entreprises qui fabriquent du carbure de tungstène sont encouragées à suivre les principes des soins responsables et du développement durable pour minimiser l'impact environnemental de leurs opérations [15]. Cela comprend la mise en œuvre des mesures pour réduire la consommation d'énergie, minimiser la production de déchets et prévenir la pollution [2, 15].

Le rôle de cobalt

Le cobalt est souvent utilisé comme liant dans les matériaux en carbure de tungstène, et il joue un rôle important dans la toxicité des mélanges WC-Co. Le cobalt peut générer des espèces réactives de l'oxygène (ROS), entraînant un stress oxydatif, des dommages à l'ADN et une inflammation dans les tissus pulmonaires [4]. Certaines études suggèrent que la majorité de la toxicité associée à l'exposition au métal dur est attribuable aux effets du cobalt sur les tissus respiratoires [5].

Classeurs alternatifs

La recherche est en cours pour trouver des matériaux de liant alternatifs moins toxiques que le cobalt [2]. Ces alternatives pourraient aider à réduire les risques pour la santé associés à l'exposition au carbure de tungstène en milieu professionnel.

Recyclage et durabilité

Le recyclage du carbure de tungstène est un moyen important de réduire l'impact environnemental de sa production et de son utilisation [11, 17, 20]. Le recyclage nécessite beaucoup moins d'énergie que d'extraire et de traitement du tungstène brut, ce qui conserve les ressources et réduit l'empreinte carbone [20]. L'International Tungsten Industry Association estime que 30 à 35% du tungstène sont recyclés en raison de sa forte demande et de la capacité de l'industrie de transformation à traiter la plupart des ferrailles à base de tungstène [6].

Processus de recyclage

Le processus de recyclage implique la collecte et le traitement de la ferraille en carbure de tungstène pour récupérer le tungstène et d'autres matériaux précieux [17]. Cela permet de fermer la boucle et de promouvoir une économie circulaire [14].

Conclusion

Le carbure de tungstène lui-même n'est pas très toxique, mais sa combinaison avec du cobalt ou du nickel crée des risques importants pour la santé, en particulier pour les travailleurs professionnels [1, 3, 4]. L'inhalation chronique de la poussière WC-CO entraîne des maladies pulmonaires et systémiques sévères, tandis que la manipulation incorrecte risque les dommages à la peau et aux yeux [3, 4, 18]. L'atténuation nécessite des commandes d'ingénierie robustes, des EPI et une surveillance médicale continue [3, 15]. Sur le plan environnemental, la stabilité du tungstène limite les dommages écologiques, bien que la lixiviation de cobalt garantit la prudence [2, 6]. Les recherches continues, la conformité réglementaire stricte et les pratiques durables sont essentielles pour minimiser les risques potentiels associés au carbure de tungstène [2, 15].

FAQ

1. Les bijoux en carbure de tungstène sont-ils sûrs à porter?

Les anneaux en carbure de tungstène pur sont inertes et sûrs [6]. Cependant, le WC lié au nickel peut déclencher des allergies chez les individus sensibles [3].

2. Le carbure de tungstène peut-il provoquer un cancer?

Les mélanges WC-CO sont classés comme * cancérogènes humains probables * (groupe IARC 2A) en raison de risques de cancer du poumon en milieu professionnel [1, 4].

3. Comment gérer le carbure de tungstène en toute sécurité?

Utilisez des méthodes de broyage humide, portez des EPI et assurez-vous la ventilation de l'espace de travail [3, 15].

4. Quels sont les symptômes de l'empoisonnement au tungstène?

Les cas aigus impliquent des nausées, des convulsions et une insuffisance rénale [5]. L'exposition chronique peut provoquer des problèmes respiratoires ou cardiovasculaires [1, 5].

5. Le carbure de tungstène est-il respectueux de l'environnement?

Oui, en raison de son inertie chimique [6]. Cependant, le WC contenant du cobalt nécessite une élimination minutieuse [2].

Citations:

[1] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc11003356/

[2] https://www.lepuseal.com/a-news-the-environmental-impact-of-tungsten-carbide-seals-in-industrial-prosses.html

[3] https://www.safetyandhealthmagazine.com/articles/work-safely-with-nungsten-carbide-20

[4] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc8633919/

[5] https://patient.info/doctor/tungsten-poisinging

[6] https://tungstencarbide42.wordpress.com/environmental-impact-and-sustainability/

[7] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1472440/

[8] https://stacks.cdc.gov/view/cdc/19383/cdc_19383_ds1.pdf

[9] https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0748233707076767?icid=int.sj-full-text.similar-articles.7

[10] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk598735/

[11] https://www.tungstenmetalsgroup.com/blog-blog/tungsten-scrap-metal-recycling

[12] https://www.researchgate.net/publication/375584217_effectect_of_tungsten_carbide_nanoparticles_on_pulmonary_toxicity_a_systemic_review

[13] https://academic.oup.com/milmed/article-abstract/172/9/1002/4283401?redirectedFrom=fullText&login=false

[14] https://www.mdpi.com/2071-1050/15/16/12249

[15] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=ed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862

[16] https://wwwn.cdc.gov/tsp/phs/phs.aspx?phsid=804&toxid=157

[17] https://www.itia.info/wp-content/uploads/2023/07/ITIA_NEWSLETTER_2019_08.pdf

[18] https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/1960.pdf

[19] https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp186.pdf

[20] https://www.linkedin.com/pulse/carbide-recycling-more-sustainable-business-sandvik-coromant-6m58f