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formaldéhyde De Wikipédia, l'encyclopédie libre
Le méthanal ou formaldéhyde ou aldéhyde formique ou formol est un composé organique de la famille des aldéhydes, de formule chimique CH2O. C'est le membre le plus simple de cette famille. À température ambiante, c'est un gaz inflammable. Synthétisé pour la première fois par le Russe Alexandre Boutlerov en 1859, il fut formellement identifié par l'Allemand August Wilhelm von Hofmann en 1867.
Méthanal - Formaldéhyde | ||
Représentation du méthanal. | ||
Identification | ||
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Nom UICPA | formaldéhyde | |
Nom systématique | méthanal | |
Synonymes |
formaldéhyde |
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No CAS | ||
No ECHA | 100.000.002 | |
No CE | 200-001-8 | |
No RTECS | LP8925000 | |
Code ATC | « QP53AX19 » | |
DrugBank | DB03843 | |
PubChem | 712 | |
ChEBI | 16842 | |
No E | E240 | |
SMILES | ||
InChI | ||
Apparence | gaz, d'odeur caractéristique, ou liquide incolore (solution)[1] |
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Propriétés chimiques | ||
Formule | CH2O [Isomères] |
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Masse molaire[2] | 30,026 ± 0,001 2 g/mol C 40 %, H 6,71 %, O 53,29 %, |
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pKa | 13,27 à 25 °C[3] | |
Moment dipolaire | 2,332 ± 0,002 D[4] | |
Susceptibilité magnétique | −18,6 × 10−6 cm3/mol[réf. souhaitée] | |
Propriétés physiques | ||
T° fusion | −92 °C[1] | |
T° ébullition | −19,5 °C[3] ; 98 °C (solution à 37 %)[1] |
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Solubilité | 400 g L−1 (eau, 20 °C) ; soluble dans l'alcool, l'éther diéthylique, l'acétone, le benzène[3] |
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Masse volumique | 0,8 g cm−3[1]
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T° d'auto-inflammation | 430 °C[1] | |
Point d’éclair | 53 °C[réf. souhaitée] | |
Limites d’explosivité dans l’air | 7–73 %vol[1] | |
Pression de vapeur saturante | 3 890 mmHg (25 °C)[3]
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Point critique | 137,2 à 141,2 °C 6,784–6,637 MPa[3] |
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Thermochimie | ||
S0gaz, 1 bar | 218,9 J mol−1 K−1[6] | |
ΔfH0gaz | −108,6 kJ/mol[7] | |
Cp | 35,4 J mol−1 K−1
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PCS | 570,7 kJ mol−1 (25 °C, gaz)[9] | |
Propriétés électroniques | ||
1re énergie d'ionisation | 10,88 ± 0,01 eV (gaz)[10] | |
Propriétés optiques | ||
Indice de réfraction | 1,3746 (en solution)[3] | |
Spectre d’absorption | absorption max (gaz) : 155,5 nm (LOG E=4,37) ; 175 nm (LOG E=4,26)[3] |
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Précautions | ||
SGH[11] | ||
H301, H311, H314, H317, H331 et H350 |
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SIMDUT[12] | ||
A, B1, D1A, D2A, D2B, |
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Transport[13] | ||
Classification du CIRC | ||
Groupe 1 : cancérigène pour l'homme[14] | ||
Inhalation | potentiellement létal | |
Yeux | irritant | |
Écotoxicologie | ||
DL50 | 100 mg kg−1 (rat, oral) 220,1 mg kg−1 (lapin, dermal)[réf. souhaitée] | |
Valeur d'exposition | 0,3 ml m−3 ; 0,37 mg m−3[réf. souhaitée] | |
LogP | 0,35[3] | |
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | ||
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Le formaldéhyde est un gaz ubiquitaire, principalement issu de la combustion incomplète de substances contenant du carbone. Il est donc présent dans la fumée de feux de forêt, dans les rejets de centrales électriques thermiques, d'incinérateurs, de raffineries, de chaudières industrielles et dans les gaz d'échappement de véhicules[15],[16] automobiles, et dans la fumée du tabac. Il est aussi produit dans l'atmosphère sous l'action des rayons solaires et du dioxygène sur le méthane atmosphérique ainsi que sur d'autres hydrocarbures[15],[16] ; les processus de décomposition de matières organiques (végétaux ou cadavre) en produisent aussi[17].
Dans l'air intérieur, il est notamment émis par divers types de colles. L'air intérieur en contient généralement plus que l'air extérieur[17].
De faibles quantités de méthanal sont produites par le métabolisme de la plupart des organismes, dont l'organisme humain.
Le formaldéhyde fait aussi partie des molécules détectées dans le milieu interstellaire[18].
Le terme « formaldéhyde » est issu de « aldéhyde formique » (dérivant de l'acide formique, lui-même ainsi nommé car isolé pour la première fois à partir d'un distillat de fourmis). En nomenclature systématique, le terme correct est méthanal (méth- pour un squelette à un seul atome de carbone, terminaison -al pour un aldéhyde), mais l'usage de « formaldéhyde » reste prépondérant pour des raisons historiques.
Le formaldéhyde est plus compliqué que la plupart des composés carbonés simples, en ceci qu'il peut adopter plusieurs formes. Ces composés peuvent souvent être utilisés de manière interchangeable et se convertir l'un en l'autre.
En raison de ces diverses formes, une faible quantité d'un stabilisant (généralement du méthanol) est souvent ajouté aux solutions de formaldéhyde commercialement disponibles, pour éviter les réactions d'oxydation et de polymérisation.
Le terme « formol » est généralement réservé aux solutions aqueuses diluées de formaldéhyde (d'une concentration typique de 3,7 % à 4 % en formaldéhyde).
La formaline est une solution aqueuse dans laquelle le méthanal est dissous à 37 % en masse[19]. Cette appellation tire son origine d'un produit commercial mais s'est depuis étendue par abus de langage aux autres solutions de méthanal à cette concentration[20].
Le méthanal est à température ambiante un gaz, très soluble dans l'eau. Il y forme en solution : le formol.
Le méthanal polymérise dans l'eau, ce qui fait que le formol contient peu de méthanal sous forme de monomères. Le méthanal polymérise sous forme de polyoxyméthylène (appelé paraformaldéhyde ; succession de groupes -O-CH2-) ou de 1,3,5-Trioxane (trimère cyclique). La dépolymérisation est possible par distillation en présence de traces acides. Généralement, le formol vendu dans le commerce contient aussi du méthanol pour limiter la polymérisation du méthanal.
Le méthanal possède la plupart des propriétés chimiques des aldéhydes, hormis qu'il est plus réactif. Remarquablement électrophile, il peut réagir par substitution électrophile aromatique avec les composés aromatiques ou par addition électrophile sur les alcènes. En présence d'un catalyseur basique, le méthanal subit une réaction de Cannizzaro et se transforme en acide formique et en méthanol.
Enfin, le formol (méthanal) est facilement oxydé par le dioxygène de l'air pour former de l'acide formique. C'est pourquoi il faut le conserver dans des récipients étanches.
Le méthanal est fabriqué industriellement par l'oxydation catalytique du méthanol, et plus précisément par action de l'oxygène de l'air sur le méthanol, en phase vapeur, en présence de catalyseur.
Sur la base du rapport air-méthanol du procédé, on distingue deux types de fabrication : l'oxydation partielle de méthanol et l'oxydation totale de méthanol.
L'oxydation partielle de méthanol s'effectue au-dessus de la limite (haute) d'explosivité, soit 30 % en volume de méthanol. Dans ce cas, les catalyseurs sont à base d'argent ou de l'argent métallique pur ; on parle donc aussi de « procédé à l'argent »[21]. La catalyse à base d'argent nécessite une température élevée (650 °C environ). On utilise un réacteur adiabatique dans lequel deux réactions produisent simultanément du méthanal :
La première réaction est exothermique alors que la seconde est endothermique, (R1) fournit donc l'énergie nécessaire pour que la réaction (R2) puisse avoir lieu[22].
En sortie de réacteur, les gaz sont refroidis et le formaldéhyde est absorbé dans de l'eau. On effectue ensuite une distillation pour séparer le formaldéhyde, l'eau et le méthanol qui n'a pas réagi.
L'oxydation totale de méthanol qui s'effectue sous la limite inférieure d'explosivité, soit 7 % en volume de méthanol. Les catalyseurs sont alors un mélange d'oxydes de fer, de molybdène et de vanadium ; on parle donc aussi de « procédé aux oxydes ». Dans ce cas, le méthanol et le dioxygène réagissent à 400 °C selon l'équation (R2). La réaction étant exothermique, il est nécessaire de refroidir le réacteur catalytique. Le traitement des gaz en sortie de réacteur est similaire à celui utilisé pour le procédé à l'argent.
Le méthanal peut également être produit lors de l'ozonolyse d'un alcène terminal, ou en ajoutant de l'hexaméthylènetétramine au milieu réactionnel suivant la réaction :
.
L'oxydation prolongée du méthanal conduit à la formation d'acide formique, que l'on trouve en faible concentration dans les solutions industrielles de méthanal.
Le méthanal se dégage avec l'ajout de permanganate de potassium (KMnO4) dans les proportions de 1 g de permanganate pour 2 ml de formaline. C'est une réaction exothermique, dont la chaleur générée est importante.
Cette méthode est utilisée par certains aviculteurs pour les fumigations d'œufs.
À une échelle réduite, le formol peut être produit grâce à diverses réactions comme la conversion de l'éthanol.
Le formaldéhyde est un précurseur pour la fabrication de nombreuses résines : résine urée-formaldéhyde, mélamine, résine phénol-formaldéhyde.
On emploie le méthanal pour produire de nombreux autres produits chimiques, dont la plupart sont des polyols comme le pentaérythritol, utilisé dans la fabrication de peintures et d'explosifs. On compte aussi d'autres dérivés du méthanal comme le méthylène diphényle diisocyanate, un constituant important des peintures et des mousses de polyuréthane, ainsi que l'hexaméthylènetétramine, utilisée dans les résines phénol-méthanal et pour fabriquer du RDX (un explosif).
Le méthanal est utilisé :
Le règlement CLP de l'Union européenne no 1272/2008 classe le formaldéhyde de la manière suivante[26] :
L'utilisation du formaldéhyde est limitée par son statut de produit cancérigène, mutagène et reprotoxique suivant le règlement UE no 552-2009. En tant que produit biocide, il est soumis aux articles L.522-1 et suivants du code de l'environnement. L'aldéhyde formique est une substance identifiée et notifiée à l'annexe II du Règlement Délégué (UE) no 1062/2014[27] pour différents types de produits biocides. Il peut être présent dans les produits suivants :
Le Comité des Biocides de l'Agence européenne des produits chimiques (ECHA) a évalué en 2015 l'utilisation du formaldéhyde en tant que produit de désinfection et d'hygiène vétérinaire (type 3 - PT3)[28] dans un but de prévention des maladies animales dans les bâtiments où les animaux sont élevés, gardés ou transportés[29]. Ce comité a jugé que dès lors que les mesures de protection collective et individuelles étaient respectées, l'utilisation de formaldéhyde était acceptable pour la santé humaine et l'environnement dans le cadre :
L'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (Anses) a publié le un rapport d'expertise collective pour l'élaboration de valeurs techniques de référence (VTR) pour le formaldéhyde[30]. En annexe de ce rapport, et concernant la réglementation européenne les experts affirment que le formaldéhyde est enregistré dans le règlement (CE) no 1907/2006 (REACH) et n'est « soumis à aucune restriction »[31]. Concernant le règlement CLP, les experts confirment les catégories ci-dessus, ainsi que l'utilisation industrielle qui en est faite. Les diverses tentatives de substitution du formaldéhyde par d'autres molécules se sont avérées jusqu'à aujourd'hui infructueuses dans ces industries. Aussi, des mesures de protection collective et individuelles sont mises en place suivant les principes généraux de prévention énoncés dans l'article L.4121-2 du code du travail[32] afin de protéger la santé des salariés exposés au formaldéhyde. Le , une proposition de Directive du Parlement européen et du Conseil modifiant la Directive 2004/37/CE concernant la protection des travailleurs contre les risques liés à l'exposition à des agents cancérigènes ou mutagènes au travail a été publiée et s'intéresse à cinq molécules, dont le formaldéhyde. Une observation sensibilisation cutanée pour le formaldéhyde y est recommandée.
La Commission a aussi demandé à l'ECHA de préparer un dossier « annexe XV » en vue d'une éventuelle harmonisation des règlements nationaux et limitation du formaldéhyde et des rejets de formaldéhyde dans les mélanges et articles destinés aux consommateurs, en particulier ceux produits par la transformation du bois[33].
L'ECHA est aussi invitée à recueillir les informations existantes afin d'évaluer l'exposition potentielle au formaldéhyde et aux rejets de formaldéhyde sur le lieu de travail, y compris les utilisations industrielles et professionnelles. Enfin, le Règlement d'exécution (UE) 2018-183 a refusé d'autoriser le formaldéhyde en tant qu'additif pour l'alimentation animale appartenant aux groupes fonctionnels des conservateurs et des améliorateurs de conditions d'hygiène[34].
Dans les années 1950, des tests colorimétriques ont été créés par la chimie analytique pour détecter ce produit via la réaction de Hantzsch[35], puis au moyen de l'alcool méthylique[36] puis via la formation de radicaux[37], puis (dans les années 1990) par réaction avec l'acétylacétone[38] ou par d'autres méthodes[39].
Depuis diverses méthodes, plus fines ont été développées, dont utilisant le méthanol ou l'éthanol[40].
L'acide chromotropique permet le dosage spectrométrique du formaldéhyde[41].
Le formaldéhyde est employé dans nombre de matériaux synthétiques ; ceux-ci relâchent au cours du temps des quantités non négligeables de formaldéhyde.
C'est un des polluants les plus répandus de l'air intérieur des habitations et lieux fermés de travail.
Les enfants y sont notamment exposés. En 2009, une association de médecins, l'Association santé environnement France, s'est intéressée au formaldéhyde en testant des lits pour bébé[42] vendus en grande distribution. Il a été démontré que tous les lits analysés, et ce quel qu'en soit le prix, émettent du formaldéhyde. En comparant les résultats de l'étude et les valeurs guide[43] de référence édictées par les autorités de contrôle sanitaires françaises, les taux émis par les lits représentent plus d'un quart de la valeur toxique de référence.
Chez les mammifères, le formaldéhyde semble assez rapidement dégradé par l'organisme en s'associant au glutathion (demi-vie du formaldéhyde = une minute pour les analyses de plasma sanguin faites chez le rat[15]). Ce seraient donc surtout ses métabolites[44] (hydroxyméthylglutathion, S-formylglutathion puis formiate), qui contribueraient à sa toxicité.
En Europe et aux États-Unis, l'évaluation toxicologique et écotoxicologique des produits chimiques doit être périodiquement mise à jour, avec relecture par des pairs, afin de bénéficier des avancées scientifiques sur le sujet.
En 2017, à la suite des lacunes ou incertitudes de l'évaluation précédente qui s'est déroulée aux États-Unis de 1998 à 2011[59],[60],[61], et en intégrant les recommandations du Conseil national de la Recherche des NAS (National Academy of sciences), une nouvelle évaluation du formaldéhyde était lancée au sein du programme IRIS (Integrated Risk Information System) de l'EPA[53].
Durant cette période Donald Trump a été élu Président et a nommé une nouvelle administration[53].
Début , la presse américaine cite des informations laissant penser que l'Administration Trump, sous l'autorité de Scott Pruitt et son adjoint Andrew Wheeler aurait freiné, voire bloqué toutes les phases du processus de réévaluation de la toxicité et cancérogénicité de plusieurs produits chimiques, dont le formaldéhyde.
Le journal Politico note qu'Andrew Wheeler (qui vient alors de remplacer S. Pruitt comme directeur intérimaire de l'EPA, jouant donc le rôle de ministre intérimaire de l'environnement) était en outre en 2004 directeur du personnel du Comité sénatorial de l'environnement et des travaux publics alors que son président (Jim Inhofe) cherchait aussi à retarder une nouvelle évaluation de la dangerosité du formaldéhyde[53]. Les fonctionnaires nommés par l'administration Trump exigent des fonctionnaires de carrière chargés de l'évaluation qu'ils ne commencent pas d'études internes (dont sur l'évaluation du formaldéhyde) sans leur permission formelle, et ils ont annulé des réunions qui l'auraient avancé. Ces pressions et interférences du politique sur le scientifique sont survenues après que les scientifiques de carrière de l'EPA aient commencé en 2017 à mettre à jour les données sur le formaldéhyde, pour l'isoler de la controverse politique selon les administrateurs.
Dans une déclaration, un porte-parole de l'EPA a nié que l'évaluation était bloquée, ajoutant que l'EPA continuait de discuter de cette évaluation avec ses partenaires du programme et n'avait « pas d'autres mises à jour à fournir pour le moment »[53]. Pourtant alors qu'en , S. Pruitt estimait devant un panel sénatorial que le projet de rapport d'évaluation était complet et suivait son cours[62], en juillet il n'était toujours pas publié, mis en consultation ni envoyé aux relecteurs académiques prévus. L'ébauche révisée de cette nouvelle évaluation IRIS du formaldéhyde aurait normalement dû être publiée pour recevoir d'éventuels commentaires publics puis envoyée pour relecture par des pairs et pour avis aux Académies nationales des sciences, qui constituent pour l'EPA un panel indépendant regroupant des scientifiques parmi les meilleurs du pays. Selon le journal Politico, l'EPA a préparé un budget pour cela (500 000 dollars, le maximum autorisé pour ce type de travail) mais mi-2018 les Académiciens n'avaient toujours pas reçu le projet de rapport. Des documents internes de l'EPA montrent selon le journal Politico qu'un groupe de représentants des lobbys industriels susceptibles d'être concernés par de nouvelles réglementations si l'étude était publiée « ont eu des contacts fréquents avec des hauts responsables de l'EPA en les pressant de la garder l'étude secrète ou d'en modifier les conclusions », affirmant notamment que « près d'un million d'emplois dépendent de l'utilisation du formaldéhyde »[63]. Ce groupe d'intérêt comprend notamment une filiale de Koch Industries (Georgia-Pacific Chemicals LLC) qui pourrait voir ses bénéfices affectés par une réglementation plus stricte[53].
En août 2023, une revue d'étude intitulée “Review of EPA’s 2022 Draft Formaldehyde Assessment” est publiée par le NASEM (National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine)[64]. Ce document (étiqueté “Rapport d’étude consensuel”, Consensus Study Report) évalue et critique la qualité et la rigueur scientifique de l’évaluation des risques sanitaires liés à l’exposition au formaldéhyde, telle que réalisée par l’EPA dans le cadre de son programme IRIS (Integrated Risk Information System). Après avoir examiné les méthodes, l’organisation et le forces et faiblesses de l’évaluation faite par l’EPA, ainsi que les analyses des effets (non cancéreux et cancéreux du formaldéhyde) sur la santé, ce rapport émet des recommandations pour combler les lacunes de ce travail d'évaluation et le rendre plus rigoureux et crédible, plus transparent, et plus cohérente avec les données scientifiques existantes. Les Académie critiquent en particulier le manque de justification et d’explication des choix méthodologiques de l’EPA, un recours excessif à des modèles mathématiques complexes et incertains, une sélection arbitraire des études retenue pour dériver les valeurs de référence, et une présentation confuse et redondante des résultats. Ce rapport invite l’EPA à revoir son évaluation du formaldéhyde, en tenant compte les études publiées depuis 2022 et des commentaires du comité d’experts chargé du rapport, en améliorant les points suivant :
Le risque d'absorber du formaldéhyde semble plus élevé :
En milieu de travail, l'exposition au formaldéhyde se produit par différentes voies.
Inhalation : le formaldéhyde gazeux est absorbé par les voies respiratoires. L'exposition professionnelle au formaldéhyde par inhalation provient principalement de trois types de sources :
Passage percutané et contact avec la peau.
Les symptômes sont des démangeaisons, des picotements et des rougeurs. Une sensibilisation cutanée est susceptible d'apparaître après un contact avec des solutions aqueuses de formaldéhyde de concentration égale ou supérieure à 2 %.
Les effets sanitaires d'une exposition à cette substance varient selon la voie d'exposition et la concentration ou dose absorbée, et probablement selon l'âge du patient.
Lorsqu'une personne est sensibilisée, les manifestations de l'allergie cutanée (érythème) risquent de se produire à chaque contact avec des solutions de concentrations de plus en plus faibles (à partir de 0,5 % de formaldéhyde).
En situation d'accident, du formaldéhyde peut être présent dans l'air en fortes concentrations. Il constitue alors un danger immédiat considérable.
Le formol est couramment utilisé en pisciculture pour le traitement des parasites externes (costia entre autres).
Le formaldéhyde peut être présent à faible dose dans l'alimentation humaine : il apparaît naturellement dans certains aliments, tels que des fruits et des légumes, à des concentrations pouvant varier de 3 à 60 mg/kg[65]. Répertorié comme additif (conservateur) sous le code E240, il est désormais interdit en tant que tel dans l'Union européenne[65].
Des colles ou résines biosourcées et/ou sans formaldéhydes ou à moindre teneur en formaldéhydes apparaissent sur le marché pour les agglomérés ou contreplaqués (OSB, MDF/HDF…), dont un produit à base de déchets (tourteaux) de soja.
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