Les nanotechnologies: bénéfices et risques potentiels

This CIRANO report is an introduction to the issues of nanotechnology. The aim is to provide an overview of the issue, to define what nanotechnology is, to assess its scope in terms of applications, to know the main actors and to be able to get an idea of the potential dangers that this dynamic field could entail. However, this text is far from being a complete report on the issue, as it is so vast and expanding. Nanotechnologies are likely to be the lifeblood of the next technological revolution. Emerging since the late 1990s, their breakthroughs will revolutionize all technological and scientific fields. Nanotechnologies and nanosciences have the scientific particularity compared to the other fields they operate in at nanometric dimensions, where the material being manipulated has new properties that have not yet been used. On the other hand, the success of research in the field of nanotechnologies can only result from the convergence of the efforts of several actors operating in different scientific and technological disciplines (computer science, mathematics, engineering, chemistry, physics, biology, etc.). The various applications in nanotechnology can be grouped into three main fields: nanomaterials, nanoelectronics and nanobiotechnologies. Nanomaterials represent the most promising application area for short-term commercialization. By acting directly on the assembly of particles forming certain conventional materials, we are able to considerably improve their physical properties (such as strength or conductivity). In nanoelectronics, the miniaturization limitations of conventional photolithography techniques will soon be overcome by a series of new techniques, some more promising than others. The transformations in electronics that will result from these breakthroughs will be radical (nanorobots, bionics, etc.). Nanotechnologies finally hold many promises for human health. They will allow us to observe nature more closely (from within the cells themselves) in order to correct its dysfunctions (such as nanobots acting in our arteries as plumbers capable of preventing clogging of the ducts by destroying cholesterol). However, there are less pink aspects to any new product. As the state of progress of nanosciences and nanotechnologies does not yet allow us to know them and to properly assess the dangers, the current trend is to minimize them, given the extent of the applications envisaged. However, the problem is increasingly being raised in the scientific community. In terms of the environment, the potential risks would be linked to the fact that the market will be able to put into circulation nanomaterials with beneficial properties, but whose counterpart would be the absence of tested and approved recycling techniques. The production and storage of new materials are also subject to risk, given the increased reactivity of some of them. In the field of health, some risk analyses have been carried out. The main difficulty with this type of study is that the great diversity of nanomaterials already in existence means that there will be no uniform diagnosis. Laboratory tests have been carried out on rats to assess the health effects of carbon nanotubes, and the conclusions are not unanimous. There is therefore still a lot of work to be done. In any case, it can already be anticipated that the analysis of the environmental and human health impacts of nanoproducts will have to be based on a holistic approach that takes into account the entire life cycle of the product or process. In short, nanotechnologies are a radical innovation that will eventually transform many aspects of economic life, and could help pave the way for sustainable development. However, there is a need to improve rapidly the risk analysis of these technologies in order to avoid pitfalls similar to those that still hinder the development of some other technologies (e.g. those resulting from genetic engineering). Ce rapport CIRANO est une introduction aux problématiques des nanotechnologies. Le but est de faire un survol de la question, de définir ce qu'est la nanotechnologie, d'évaluer sa portée en termes d'applications, d'en connaître les principaux acteurs et de pouvoir se faire une idée des dangers potentiels que pourrait comporter ce domaine en effervescence. Ce texte est cependant loin de constituer un rapport complet sur la question tellement celle-ci est vaste et en expansion.Les nanotechnologies représentent vraisemblablement le nerf de la prochaine révolution technologique. En émergence depuis la fin des années 90, leurs percées vont bouleverser tous les champs technologiques et scientifiques. Les nanotechnologies et les nanosciences ont la particularité scientifique par rapport aux autres champs que celles-ci opèrent à des dimensions nanométriques, où la matière que l'on manipule présente de nouvelles propriétés jusqu'alors inutilisées. Le succès de recherches dans le domaine des nanotechnologies ne peut par contre résulter que de la convergence des efforts de plusieurs acteurs opérant dans différentes disciplines scientifiques et technologiques (informatique, mathématiques, génie, chimie, physique, biologie, etc.).Les différentes applications en nanotechnologies peuvent être regroupées en trois principaux champs: les nanomatériaux, la nanoélectronique et les nanobiotechnologies.Les nanomatériaux représentent le domaine d'application le plus prometteur en matière de commercialisation à court terme. En agissant directement sur l'assemblage des particules formant certains matériaux conventionnels, on est capable d'en améliorer considérablement les propriétés physiques (comme la résistance ou la conductivité).En nanoélectronique, les limites de miniaturisation que connaîtront bientôt les techniques habituelles de photolithographie seront dépassées grâce à une série de techniques nouvelles, certaines plus prometteuses que d'autres. Les transformations dans le domaine de l'électronique qui découleront de ces percées seront radicales (nanorobots, bionique, etc.). Les nanotechnologies sont enfin porteuses de nombreuses promesses pour la santé humaine. Elles permettront en effet d'observer la nature de plus près (de l'intérieur même des cellules) afin de corriger ses disfonctionnements (qu'on pense, par exemple, à des nanorobots agissant dans nos artères comme des plombiers capables de prévenir l'engorgement des conduits en détruisant le cholestérol).Toute nouveauté comporte cependant des aspects moins roses. Comme l'état d'avancement des nanosciences et des nanotechnologies ne permet pas encore d'en connaître et bien évaluer les dangers, la tendance actuelle est de minimiser ceux-ci, étant donné l'ampleur des applications envisagées. Le problème est néanmoins soulevé de plus en plus souvent dans la communauté scientifique. En matière d'environnement, les risques potentiels seraient liés au fait que le marché pourra mettre en circulation des nanomatériaux aux propriétés certes avantageuses, mais dont la contrepartie serait l'absence de techniques de recyclage testées et approuvées. La production et l'entreposage des nouveaux matériaux sont aussi sujets à risques, étant donné la réactivité accrue de certains d'entre eux. Dans le domaine de la santé, quelques analyses de risque ont été menées. La principale difficulté de ce genre d'étude vient du fait que la grande diversité de nanomatériaux déjà existants fait qu'il n'y aura pas de diagnostic uniforme. Des tests ont ainsi été effectués sur des rats en laboratoire pour évaluer les effets des nanotubes de carbone sur la santé, et les conclusions ne sont pas unanimes. Il reste donc encore beaucoup de travail à faire. Quoi qu'il en soit, on peut d'ores et déjà anticiper que l'analyse des impacts sur l'environnement et la santé humaine des nanoproduits devra se fonder sur une approche holistique qui tienne compte de l'ensemble du cycle de vie du produit ou du procédé.En somme, les nanotechnologies sont une innovation radicale qui transformera éventuellement maints aspects de la vie économique, et qui pourrait aider à tracer la voie du développement durable. Il est toutefois nécessaire d'améliorer rapidement l'analyse des risques liés à ces technologies, afin d'éviter des écueils similaires à ceux qui entravent toujours le développement de certaines autres technologies (par exemple, celles qui découlent du génie génétique).