Benzène, toluène, éthylbenzène et xylène : quels sont les méfaits des produits chimiques BTEX ?

Dans l'industrie chimique, certaines substances sont plus répandues que d'autres, le plus souvent en raison de leurs propriétés de solvants ou de précurseurs de matériaux manufacturés importants.

Les produits chimiques BTEX - le raccourci familier pour le benzène, le toluène, l'éthylbenzène et les trois configurations du xylène - sont des hydrocarbures aromatiques utilisés par des dizaines de millions de tonnes dans le monde. Ils jouent un rôle dans presque tous les aspects de la synthèse chimique, en particulier les plastiques et les carburants. Mais à quel point sont-ils sûrs ? Quelle est l'histoire derrière ces produits chimiques omniprésents ?

Benzène

Composé de six carbones et de six hydrogènes dans un cycle parfait, le benzène est l'enfant phare de la chimie organique, en particulier comme base des composés aromatiques. Son utilisation principale est comme intermédiaire pour la fabrication d'autres produits chimiques, tels que l'éthylbenzène, le cumène, le cyclohexane et le nitrobenzène. 

En plus d'être extrêmement inflammable, le benzène est très dangereux pour les personnes et l'environnement, et est le plus nocif du groupe BTEX. Il peut causer le cancer, des défauts génétiques et l'infertilité, et il peut être mortel s'il est avalé ou inhalé. Normes australiennes d'exposition sur le lieu de travail (WES) dictent que l'exposition au benzène ne doit pas dépasser 1 partie par million sur une journée de travail de huit heures, mais les concentrations ambiantes recommandées dans l'air et les sources d'eau sont beaucoup plus faibles. Le benzène ne doit pas être détecté dans l'eau potable au-dessus d'une concentration de 1 partie par milliard, ou dans l'air au-dessus de 3 parties par milliard, afin de minimiser le potentiel d'effets cancéreux, mutagènes ou reprotoxiques.

Toluène

Le toluène, également connu sous le nom de méthylbenzène, est un composé aromatique comme le benzène, mais avec un groupe méthyle substitué attaché. Il est régulièrement utilisé comme solvant pour la fabrication de peintures, de caoutchouc, de produits pharmaceutiques et d'autres matières premières chimiques. 

Le toluène est considéré comme une alternative moins nocive au benzène, mais il existe toujours des risques inhérents associés à son utilisation. Le toluène et des solvants volatils similaires ont été associés à l'asthme professionnel, même à des niveaux d'exposition apparemment sûrs, et WES recommande que l'exposition dans l'air ne dépasse pas 50 parties par million sur une journée de huit heures. Les directives australiennes sur l'eau potable indiquent que la concentration de toluène ne doit pas dépasser 800 parties par milliard, mais des changements dans le goût et l'odeur de l'eau peuvent être détectés à seulement 25 ppb. Les directives environnementales sur la qualité de l'air suggèrent que les concentrations de toluène ne dépassent pas 100 ppb. 

Éthylbenzène

L'éthylbenzène est surtout connu pour son utilisation dans la production de polystyrène, en tant que précurseur de la molécule de styrène. On le trouve également comme solvant dans la production de caoutchouc synthétique, de peintures, de colles et d'insecticides, ainsi que de carburants automobiles et d'aviation. Il consiste en un cycle benzénique avec un groupe éthyle substitué à l'un des hydrogènes. 

L'éthylbenzène est hautement inflammable et, à des niveaux d'exposition élevés, peut provoquer des étourdissements, une irritation des yeux et du système respiratoire. L'exposition sur le lieu de travail ne doit pas dépasser 100 parties par million sur une journée de huit heures. Les directives sur la qualité de l'air ne spécifient pas de limite pour l'éthylbenzène dans l'environnement au sens large, mais il est recommandé que les concentrations dans l'eau ne dépassent pas 300 parties par milliard.

Xylène

Également connu sous le nom de diméthylbenzène, le xylène est constitué d'un cycle benzénique avec deux groupes méthyle substitués, qui peuvent être dans l'une des trois configurations. Le para-xylène - où les groupes méthyle se font face autour du cycle aromatique - est le plus couramment utilisé de ces isomères. Le para-xylène est le plus souvent utilisé comme matière première pour la fabrication de plastique polyéthylène téréphtalate (PET), tandis que l'ortho-xylène est extrêmement utile dans la fabrication de produits pharmaceutiques, de plastifiants et de colorants en tant que précurseur de l'anhydride phtalique. 

Le xylène est souvent considéré comme le moins dangereux par nature de la catégorie BTEX, mais il peut toujours être nocif s'il est inhalé et irritant pour les yeux et la peau. Les directives de WES stipulent que l'exposition quotidienne sur le lieu de travail ne doit pas dépasser 80 parties par million. Il est recommandé que la concentration dans l'eau potable ne dépasse pas 600 parties par milliard et que les concentrations dans l'air ambiant ne dépassent pas 200 ppb.

Exposition accidentelle

Les déversements d'hydrocarbures et la contamination provenant des activités industrielles sont de puissantes sources d'exposition aux BTEX dans les environnements quotidiens et comportent un risque d'effets importants sur la santé, allant de l'irritation respiratoire à l'asthme en passant par le cancer. 

Outre les sources industrielles, les cigarettes contiennent des niveaux importants de ces produits chimiques, le toluène étant l'un des plus courants. On a également constaté que des niveaux élevés d'émissions provenaient des gaz d'échappement des véhicules et des stations-service. Bien que des études aient montré que ces émissions accidentelles ne dépassent pas les niveaux "sûrs" dans l'air ou l'eau potable sur une courte période, le niveau d'exposition le plus sûr au cours d'une vie est le plus faible possible afin de minimiser les risques d'étourdissements, de somnolence, d'asthme, ou des conditions plus graves comme le cancer. 

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Sources:

• https://en.wikipedia.org/wiki/BTX_(chemistry)
• https://emedicine.medscape.com/article/818939-overview
• https://environment.des.qld.gov.au/management/activities/non-mining/fraccing/btex-chemicals 
• https://environment.des.qld.gov.au/__data/assets/pdf_file/0020/87140/btex-report.pdf 
• https://consumer.healthday.com/oil-spill-response-cleanup-workers-have-increased-asthma-risk-2657880649.html