Cadmium

Le cadmium est principalement associé à Zn dans les minerais de zinc (teneur en Cd : 0,01 à 0,05 %) et est donc sous-produit de la métallurgie du zinc (qui donne de 1,8 à 6 kg de Cd/tonne de Zn élaboré et en moyenne 3 kg/tonne de Zn). Sa production est donc proportionnelle à celle du zinc.

Le cadmium est également présent dans des minerais de plomb et de cuivre, ainsi que dans des phosphates naturels (exemple : 34 ppm pour les phosphates jordaniens, 380 ppm pour les phosphates tunisiens).

Deux cas sont à étudier :

• Lors de la pyrométallurgie du zinc : le cadmium est récupéré lors du raffinage du zinc. L'éponge ainsi obtenue est raffinée thermiquement par fusion (à 450°C) en présence de soude pour éliminer zinc et plomb sous forme de zincate et plombate puis par distillation à 770°C.

• Lors de l'hydrométallurgie du zinc, le cadmium est en solution (0,2 à 0,3 g de Cd/litre) dans le bain d'électrolyse. Il est récupéré, après épuisement de Zn2+, par cémentation à l'aide de zinc. On obtient des boues bleues contenant environ 6 % de cadmium et 15 % de cuivre qui sont ensuite attaquée à l'aide d'acide sulfurique. Les ions Cd2+ sont à nouveau réduits en métal par cémentation par le zinc. Le raffinage a lieu par lixiviation à l'acide sulfurique et électrolyse (anode en plomb et cathode en aluminium).

• 1994 : Monde 18 882

• 1994 : Canada 2 129

• 1994 : Chine 1 300

• 1994 : Belgique 1 557

• 1994 : Mexique 1 255

• 1994 : ex URSS 1 407

• 1994 : Allemagne 1 145

• 1996 : Monde occidental 12 708

• 1996 : Europe 5 633

• 1996 : Japon 2 357

• 1996 : États-Unis 1 238

• Accumulateurs (« piles » rechargeables) Ni-Cd : La matière constituant l'anode est un mélange pulvérulent d'hydroxyde de nickel et de graphite. Celle de la cathode est du Cd avec 20 à 25% de fer. Les matières actives sont placées dans des pochettes en acier nickelé perforées (trous de 0,1 mm) de 10 mm de large. L'électrolyte est une solution aqueuse de KOH : 6 à 8 moles/litre. En 1992, la production d'accumulateurs Ni-Cd était de 1.3 milliard d'unités dont 60% par des producteurs japonais et 15% par des français.

• Pigments à base de sulfure de cadmium (jaune avec CdS, rouge avec Cd(S,Se), orange par mélange des deux précédents) : ils ont été utilisés à grande échelle dans les matières plastiques (casques, verres, céramiques,...). Van Gogh utilisait du CdS pour faire le jaune de ses tournesols. La Communauté européenne a adopté une directive limitant l'utilisation des pigments de cadmium aux cas où ils ne peuvent pas être remplacés (polymères).

• Cadmiage : Cd est inaltérable à l'air et a un bon comportement en milieu marin. Le cadmiage est effectué par électrolyse. Utilisé, en particulier pour protéger les rivets d'assemblage en aéronautique.

• Alliages à bas point de fusion : fabriqués pour brasures de conducteurs électriques (Ag 50%, Cd 18%, Zn 16%, Cu 15%) et pour fusibles (Bi 50%, Pb 27%, Sn 13%, Cd 10%, fond à 70°C).

• Pouvoir d'absorption : le Cd ayant cette capacité, il est utilisé pour absorber des neutrons thermiques.

• Stabilisant du PVC : utilisé sous forme de CdS.

Voici quelques exemple de consommation par pays par année (en tonne) :

• 1996 : Monde occidental 13 803

• 1996 : Europe 5 329

• 1994 : Monde 16 780

• 1994 : Japon 6 527

• 1994 : Belgique 2 944

• 1994 : France 1 860

• 1994 : États-Unis 1 700

• 1994 : ex URSS 900

• 1994 : Allemagne 850

• 1994 : Royaume-Uni 664

• 1994 : Chine 600

Et voici l’importance suivant les secteurs d'utilisation dans le monde occidental (en %) :

	(1996)	(1980)

• Pigments 13 % 25 %

• Galvanoplastie 8 % 25 %

• Stabilisant 7 % 15 %

• Alliages et divers 2 % 5 %

• Agricole (total pour l’ensemble de l’Union Européenne, 545 tonnes/an) :

note : L'apport des engrais phosphatés est de 2 à 6 g de Cd/ha/an, soit en France, 82 tonnes/an. Dans la chaîne alimentaire, Cd se concentre principalement dans les feuilles des plantes (salades, choux mais aussi tabac).

- Engrais phosphatés 263

- Eau 62

- « Redéposition » des poussières 168

- Boues d'épandage 52

• Atmosphérique (total pour l’ensemble de l’Union Européenne, 168 tonnes/an) :

- Combustion de produits pétroliers 28

- Raffinage de Zn 23

- Incinération des ordures ménagères 28

- Combustion du charbon 21

- Sidérurgie 24

- Production d'accumulateurs 11

• Aquatique (total pour l’ensemble de l’Union Européenne, 124 tonnes/an) :

- Sidérurgie, métallurgie 42

- Cadmiage 20

- Fabrication des engrais phosphatés 30

- Raffinage de Zn 17

- Fabrication de pigments 21 (valeur contestée)

Dans les années 1950, au Japon, une intoxication aiguë au cadmium a donné une maladie des os, appelée « itaï-itaï ». Le cadmium se concentre dans la chaîne alimentaire (par exemple, des mollusques bivalves concentrent Cd 300 000 fois).

Norme et sécurité

En France, la quantité moyenne annuelle de cadmium ingéré par personne et par an est évaluée à 12 mg. L'absorption par voie digestive de plus de 0,9 g ou par voie respiratoire (de poussières) à des concentration plus grande que 200 mg/m³ peut entraîner des troubles graves. En France, la valeur limite d'exposition est fixée à 0,05 mg/m³, pour les fumées d'oxyde.

La consommation de tabac peut représenter jusqu'à 75 % de l'absorption alimentaire humaine en cadmium quotidienne… Aujourd'hui, les principaux risques d'intoxication par Cd sont liés aux expositions prolongées et à de faibles doses. Le cadmium est principalement absorbé par inhalation et se fixe à 30 - 40 % dans les reins où il entraîne une perte anormale de protéines par les urines (protéinurie).

Exposition

Le cadmium est bien absorbé par inhalation, par contre l’absorption gastro-intestinale est faible. Il n’est pas absorbé par la peau. En dehors de l’exposition professionnelle il est aussi présent dans :

• Les aliments.

• La fumée de cigarette (la source principale de contamination de la population générale).

• L’air atmosphérique urbain (les niveaux peuvent être élevés près des centres de production ).

• Le lichen et la mousse (ils accumulent le cadmium de même que les autres métaux lourds).

Intoxications aigues

Fièvre des fondeurs

L’inhalation de fumées d’oxyde de cadmium (générées lorsque le cadmium métallique est portés à haute température). Il entraînes de symptômes semblable à ceux de la fièvre des fondeurs (état grippal débutant). Le traitement est uniquement symptomatique.

Atteinte pulmonaire

L’exposition à des niveaux plus élevés peut causer de sérieux dommages pulmonaires voire la mort. Les fumées d'oxyde de cadmium sont des irritants pulmonaires sévères (dut à la taille du leurs particules), les poussières de cadmium étant moins irritants car leurs particules ont une plus grandes dimension. Les symptômes sont de types soit pulmonaires (les signes cliniques étant le reflet de lésions variant l'irritation naso-pharyngée et bronchique à l’œdème pulmonaire) soit de type maux de tête, frissons, douleurs musculaires, nausées, vomissements, diarrhée… Les concentrations fatales de fumées varie de 40 à 50 mg/m³.

Intoxications chroniques

Atteintes rénales

L'exposition chronique au cadmium, par inhalation ou ingestion, a comme conséquence des atteintes rénales qui peuvent continuer de progresser même après la cessation de l'exposition.

Atteinte pulmonaire''

L'exposition de longue durée par inhalation à de bas niveaux peut causer une diminution de la fonction pulmonaire et l'emphysème.

Atteinte osseuse

Même si l’absorption par ingestion est basse, l'exposition chronique à des niveaux élevés de cadmium dans la nourriture a causé des désordres osseux, incluant l'ostéoporose et l'ostéomalacie. L'ingestion à long terme, par une population japonaise, d'eau et de nourriture contaminées par le cadmium, a été associée à une condition incapacitante, la maladie « itai-itai » (aie-aie).

Divers

Les autres conséquences de l’exposition chronique au cadmium sont l’anémie, la décoloration jaunâtre des dents, la rhinite, l’ulcération occasionnelle du septum nasal, les dommages au nerf olfactif et la perte de l’odorat.

Cancérogenèse et mutagenèse

Plusieurs composés inorganiques du cadmium causent des tumeurs malignes chez l’animal. L'exposition professionnelle au cadmium peut être considérée comme responsable d’une augmentation significative du cancer du poumon. Le CIRC(Centre de Recherche International sur le Cancer) a déterminé qu'il y a suffisamment de preuve chez l'homme quant à la cancérogénicité du cadmium et de ses composés. Il s'avère également que le cadmium a la capacité de modifier le matériel génétique, en particulier les chromosomes.