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Les composés du bore sont majoritairement utilisés à plus de 99% sous forme de borates (composés constitués d'atomes de bore et d'oxygène : B2O3) comme par exemple les perborates (ELEMENTARIUM 2021).

Les gisements de borates exploitables sont principalement situés en Turquie (70% des réserves mondiales), aux Etats-Unis (en Californie dans le désert Mojave), dans le massif andin et au Tibet. 4 minéraux fournissent 90% de la production mondiale de borates : le borax (Na2B4O7,10H2O), la kernite (Na2B4O7,4H2O), la colémanite (Ca2B6O11,5H2O), majoritairement exploitée en Turquie et l'ulexite (NaCaB5O9,8H2O) principalement exploitée en Amérique du Sud (Crangle R.D. 2016) (Perrier G. 2008). Le borax a été utilisé dès le 8ième siècle comme agent liant pour la production d'or ou d'argent. Certaines recherches montre même qu'il aurait pu être utilisé il y a plus de 4000 ans par les babyloniens (Crangle R.D. 2016). Les réserves mondiales connues de borates en 2000 étaient de 363 000 millions de tonnes de B2O3. Les réserves totales pourraient être de 885 000 millions de tonnes de B2O3 (Helvaci C. and al. 2017). Les informations sur les ressources de borates disponibles varient selon les sources : en effet, Etimaden (un des principaux producteurs de borates) mentionne 1 300 millions de tonnes de B2O3. Il n'y a pas de mines de borates en France (ELEMENTARIUM 2021).

En 2016, 4,2 millions de tonnes de minerai de bore (2,1 millions de tonnes de B2O3) ont été produites au niveau mondial, ce qui constitue une légère augmentation par rapport à 2006 où 2,3 millions de tonnes de B2O3étaient produites (Commission., 2008 #182) (Etimaden 2019).

En 2016, la consommation mondiale était de 1,8 millions de tonnes de B2O3, dont plus de la moitié était destinées à l'Asie avec 56%, puis à l'Europe avec 18% et ensuite l'Amérique du Nord pour 16%, l'Amérique latine pour 9%, et enfin l'Afrique et le Moyen Orient avec respectivement 1,5% et 0,5% (ELEMENTARIUM 2021). L'Asie est le continent le plus consommateur depuis une dizaine d'années (Etimaden 2019). La consommation Européenne de composés de bore est en augmentation entre 2006 et 2016, elle est passée de 140 000 tonnes de B2O3 en 2006 à 290 000 tonnes en 2016 tonnes de B2O3.

La consommation mondiale de bore élémentaire est d'environ 15 tonnes par an (USGS 2015).

En 2021, la France est importatrice nette « d'oxydes de bore et d'acides boriques » avec environ 3000 tonnes importées entre octobre 2020 et octobre 2021. Les principaux pays fournisseurs sont le Luxembourg, les Etats Unis et la Turquie (environs 75% des importations proviennent de ces 3 pays) (Douanes et droits indirects 2021). La France est également importatrice nette de trioxyde de bore avec 140 tonnes importées (depuis Allemagne, Pays-Bas et Etats-Unis à plus de 90%) entre octobre 2020 et octobre 2021.

Le tableau 9 ci-après présente les prix des minerais de bore entre 2006 et 2015.

Tableau 9. Prix en euros par tonne des différents borates d'après (RPA 2008, USGS 2015) pour l'année 2006 et (USGS 2015) pour les années 2013, 2014 et 2015

La demande en borates augmente au niveau mondial, ce qui se traduit par une augmentation des prix comme on peut l'observer dans le tableau 9. La demande mondiale en borate devrait continuer à augmenter au cours des années à venir étant donné la forte demande asiatique pour la production d'engrais et de verres et céramiques (India ministry of mines 2021).

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Production du bore élémentaire

Selon (Blazy P. and Jdid E.A. 2011) la production de bore élémentaire est obtenue par réduction à chaud de B2O3 :

• à partir d'acide borique par un métal réducteur
• par électrolyse ignée de B2O3

Procédés de production des principaux borates

Ci-après sont présentées les méthodes de production des principaux borates.

Dans un premier temps les minerais de borax ou de colémanite ou d'ulexite sont broyés et mis en présence d'eau en ébullition. Le borax passe en solution et est récupéré par évaporation de l'eau et recristallisé puis centrifugé pour s'associer avec des molécules d'eau (cinq pour le borax pentahydraté ou tétraborate de disodium pentahydraté ou dix pour le borax decahydraté ou le tétraborate de disodium décahydraté (Na2B4O7, 10H2O). Les produits sont ensuite séchés (Cahit Helvaci, 2017 ; ELEMENTARIUM, 2021).

L'acide borique (H3BO3) est préparé en faisant réagir du borax avec de l'acide sulfurique suivant la réaction chimique suivante (ELEMENTARIUM, 2021 #7) : Na2B4O7,10H2O + H2SO4 → 4 H3BO3 + Na2SO4 + 5 H2O.

Oxyde de bore (B₂₃

L'oxyde de bore est produit par déshydratation de l'acide borique à une température de 300°C, la réaction est la suivante : 2 H3BO3 → B2O3 + 3 H2O (ELEMENTARIUM, 2021).

• 3.1.2.2.4Perborate de sodium Le perborate de sodium est produit en 2 étapes (Blazy P. and Jdid E.A. 2011) :
  1. 1)Réaction du borate (borax ou kernite) avec de la soude caustique afin de préparer une solution de métaborate de sodium
  2. 2)Réaction du métaborate avec de l'eau oxygénée

2/3Na3B3O6 + 2H2O2 + 6H2O → Na2B2(O4)(OH)4 . 6H2O

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Les noms commerciaux figurant dans le tableau ci-après sont issus de la page de l'Echa relative au bore (ECHA, 2022).

Tableau 10. Autres synonymes et noms commerciaux du bore élémentaire

Etant donné le nombre trop élevé de composés de bore, ceux-ci ne sont présentés dans cette partie.

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Le bore et ses composés sont utilisés pour plusieurs centaines d'usages, 300 utilisations finales selon (USGS 2018) (Blazy P. and Jdid E.A. 2011). Plus de 99% de la consommation de bore et de ses composés se fait sous la forme de borates (ELEMENTARIUM 2021). Pour cette raison les parties sur les usages et la substitution ne traiteront que des borates, et du bore à l'état élémentaire.

La principale utilisation des borates est la production de verre et fibres de verre, selon (ELEMENTARIUM 2021) cet usage représenterait 48% des usages totaux de borates. La seconde utilisation des borates est la production de céramique avec 15% de la totalité des borates utilisés en Europe. Le secteur de l'agriculture avec la production d'engrais est la troisième plus grande utilisation selon (ELEMENTARIUM 2021). Cet usage pourrait être moins important selon (Commission Européenne, 2008) qui l'évaluait en 2008 à 7%. Enfin 2% des borates sont utilisés pour la production de détergents selon (ELEMENTARIUM 2021). Les 20% restants selon ces deux sources sont utilisés dans des secteurs divers tels que l'industrie pharmaceutique, le textile, les composants dans les abrasifs, les produits de nettoyage, les insecticides, l'isolation et la production de semiconducteurs…(ELEMENTARIUM 2021).

Pour information le diborane, est utilisé pour le dopage du silicium et du germanium destinés à l'industrie électronique, comme catalyseur de polymérisation, comme agent de vulcanisation et comme réducteur (ELEMENTARIUM 2021).

Enfin le trichlorure de bore est utilisé pour la production de fibres rigides utilisées pour renforcer les matrices plastiques ou métalliques (ELEMENTARIUM 2021).

Figure 1. Répartition des utilisations de bore en 2018, d'après (ELEMENTARIUM, 2021 #7).

Les parties suivantes détaillent successivement l'utilisation des borates et d'autres composés du bore apparus comme les plus significatifs lors de la revue de littérature.

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Production de verres

Le bore et ses composés sont utilisés dans le secteur du verre : verres borosilicatés et fibres de verre utilisées pour l'isolation électrique, thermiques, et de fibres de verre utilisées pour le renforcement de matériaux (Blazy P. and Jdid E.A. 2011).

En Europe deux borates sont principalement utilisés pour la production de verres borosilicatés; l'acide borique à 56% et le borax pentahydrate (ou disodium tetraborate pentahydre) à 35% (Commission Européenne 2008). Les verres borosilicatés représentent une importante partie de la production mondiale de verres dans le monde. En 2009, la production en Europe a été estimée à 3 millions de tonnes, ce qui représentait 10% de la production européenne totale de verre (Hubert M. and Jans Faber A. 2014).

Les quantités de tétraborates (acide borique, oxyde borique, borax pentahydrate…) utilisés dans la production de verre et de fibres de verre étaient d'environ 47 000 tonnes par an en 2008 (exprimées en B2O3) (ECHA). RPA mentionne que 75 000 tonnes d'acide borique seraient utilisées en Europe en 2008 pour la production de verres et de fibres de verre et 46 000 tonnes de borax pentahydrate (RPA 2008).

Il existe trois catégories de fibres de verre dans lesquelles des borates sont utilisés pour leur confection :C, D et E (voir signification Tableau 11) (Blazy P. and Jdid E.A. 2011) (Rio Tinto 2021).

En 2005, la demande mondiale en fibres de verre était de 810 000 tonnes de B2O3 (Blazy P. and Jdid E.A. 2011). Ce chiffre comprend également les fibres de verre utilisées pour l'isolation. En 2008, ce secteur était en augmentation avec une croissance annuelle de 3,4% (Commission Européenne 2008).

Ces fibres sont utilisées dans les polymères, les plastiques (thermoplastiques et thermodurcissables par exemple), les composites10 , les isolations thermiques, phoniques et électriques. Le tableau ci-dessous présente les différentes catégories de fibre et leur composition en borates exprimée en trioxyde

de bore ainsi que leurs principaux secteurs d'application. Les borates utilisés pour la confection de ces fibres sont l'acide borique, la colémanite, et le borax pentahydrate (Hubert M. and Jans Faber A. 2014).

[10] Matériaux composés d'au moins deux matériaux de nature différente

Tableau 11. Catégories de fibres de renforcement composées de bore, d'après (Berthereau A. and Dallies E. 2008 , Blazy P. and Jdid E.A. 2011) .

Les fibres de verre E (Electrique) ont, à l'origine, été développées pour leurs propriétés isolantes électriques. Les fibres de verre E sont des alumino-borosilicates utilisés dans une large étendue de composites en raison de leurs propriétés mécaniques, de leur facilité de fibrage et de leur coût modéré. Ils sont particulièrement efficaces lorsqu'il s'agit de renforcement de matériaux composites à matrices organiques. En 2008 les fibres de verre E constituaient 95% de la part du marché mondial des fibres de verre, ce qui représentait 2,65 millions de tonnes par an (Berthereau A. and Dallies E. 2008 ).

Les verres C (résistance Chimique) sont des borosilicates de calcium et d'alumine utilisés pour l'isolation. Ils contiennent plus de 12% en masse d'alcalins et jusqu'à 65% de silice et permettent une meilleure résistance chimique, notamment dans les milieux acides et ont l'avantage d'être biosolubles. Les verres C sont également utilisés sous forme de voiles comme couche superficielle de renfort dans les barrières anticorrosives de pièces en composite de génie chimique, dans les enduits de bitume servant à produire des matériaux de couverture (shingles). Ils peuvent se présenter sous forme de tissus et peuvent être utilisés pour la confection de bacs pour accumulateurs ou de tissus muraux (verranne) (Berthereau A. and Dallies E. 2008 ).

Les verres D sont des verres de spécialités à hautes performances diélectriques11 , les fibres sont transparentes aux ondes radar et sont développées pour les applications électroniques nécessitant de hautes performances notamment pour les avions militaires. Leur usage s'étend à d'autres applications comme les circuits imprimés pour la téléphonie mobile (Berthereau A. and Dallies E. 2008 ).

Les acteurs dans le domaine du verre réduisent depuis quelques années le coût de fabrication en diminuant voire éliminant l'oxyde de bore (B2O3) de certains types de verres du fait de son coût élevé (Berthereau A. and Dallies E. 2008 , Blazy P. and Jdid E.A. 2011).

Les borates sont également utilisés pour la production de fibres isolantes thermiques comme la laine de verre. La composition typique en borates (exprimé en trioxyde borique) dans ces fibres de verre utilisées pour l'isolation est de 4 à 5% en poids (Hubert M. and Jans Faber A. 2014). Les borates permettent de réduire la température de fusion du mélange, et permettent un « fibrage » optimal en jouant sur la viscosité et la tension de surface des fibres. Du borates pentahydraté ou de l'uxelite peuvent être utilisés pour la confection de ces fibres (Rio Tinto 2021).

L'addition de borates dans le verre procure plusieurs avantages (Hubert M. and Jans Faber A. 2014) :

[11] Milieu ne contenant pas de charges électriques susceptibles de se déplacer de façon macroscopique, il ne peut donc pas conduire de courant électrique et peut être utilisé comme isolant électrique.

• Ils permettent d'abaisser les températures de fusions lors de la fabrication du verre. Le bore agit comme un « solvant » et améliore la dissolution de toutes les substances du mélange, la dévitrification12 est inhibée, la viscosité de la matière fondue est abaissée.
• Dans le produit final, le bore renforce l'altération du réseau vitreux. La dilatation thermique est réduite, la résistance aux chocs et aux agents chimiques est améliorée, la tendance à cristalliser est diminuée et les produits finaux sont plus transparents et brillants.

Les propriétés apportées par les borates au verre dépendent de la concentration en bore. Un ajout d'une faible quantité (quelques pourcentages massique) de bore permet déjà de baisser le point de fusion (dans ce cas le bore est utilisé plutôt comme un additif) alors qu'une concentration de l'ordre de 13% à 25% (pourcentage massique) apporterait plutôt des propriétés de résistance chimiques ou mécaniques. En raison du secret industriel les compositions des verres borosilicatés ne sont pas toujours bien connues, et les propriétés réelles qui découlent de son utilisation ne sont pas toujours clairement explicitées13 .

Au regard de l'ensemble de la littérature consultée pour cette fiche, il semblerait que les principaux verres contenant des borates soient des verres de type borosilicaté.

Les propriétés citées ci-avant expliquent l'étendue des applications des verres borosilicatés (Hubert M. and Jans Faber A. 2014). Les principales utilisations commerciales sont présentées dans les paragraphes suivants. Le développement de nouveaux marchés en forte croissance requérant l'utilisation de verres borosilicatés, comme les écrans de type LCD (Liquid Display Screens), contribuent à leur importance dans l'industrie du verre.

Tableau 12. Produits utilisant des verres borosilicatés et propriétés apportées par les verres borosilicatés selon (Hubert M. and Jans Faber A. 2014) et des entretiens réalisés avec des industriels et chercheurs

[12] Dévitrification : Action d'ôter au verre sa transparence par l'action prolongée de chaleur (dictionnaire Le Robert)

[13] Information(s) recueillie(s) lors d'un entretien réalisé dans le cadre de ce travail avec Gerald Lelong chercheur à l'Institut de Minéralogie, Physique des Matériaux et Cosmochimie

[14] Information(s) recueillies dans le cadre d'un entretien avec « CelSian » (https://www.celsian.nl/) société de conseil néerlandaise dans le domaine de la production de verres, interviewée pour la réalisation de cette fiche

En France, environ 20 000 conteneurs de 400 kg de verres de conditionnement des déchets nucléaires de type borosilicaté ont été produits depuis la mise en service du procédé de vitrification (années 1990 environs). Pour produire ces verres borosilicatés, l'acide borique n'est pas directement utilisé, des frittes de verre contenant du bore sont utilisés comme précurseurs (Thierry Advocat and al. 2008).

Il existe également des verres boratés « purs », c'est-à-dire des verres sans silice ou aluminium mais avec des alcalins (lithium, sodium, …) qui pourraient être utilisés pour des applications dans l'optique (pour la confection de cavités laser, dans lesquelles le borate est utilisé sous forme de verre ou de cristal dopé par des métaux rares), dans l'énergie (électrolytes solides) ou dans la médecine avec des implants résorbables pour faire repousser les os. Enfin il existe également des verres aluminoboratés utilisés dans la fabrication des ampoules, ou dans des applications de scellement13 .

Emaux et frittes de verre

La principale utilisation des borates dans les émaux et frittes de verre serait pour baisser la température de fusion lors de la production14 .

Selon (Hubert M. and Jans Faber A. 2014) des borates sont également utilisés dans les émaux, frittes de verres pour améliorer la résistance mécanique et chimique. Les borates améliorent la résistance aux chocs thermiques, réduisent la tension de surface et favorisent l'interaction entre le corps des carreaux, la céramique et les émaux, réduisant ainsi les craquelures. Les borates sont également utilisés pour des propriétés de transparence (possibilité de coloration grâce à l'utilisation de pigments).

En 2005, la demande mondiale de borates utilisés pour la production de céramique était de 350 000 tonnes (exprimées en B2O3) (Blazy P. and Jdid E.A. 2011).

Engrais agricole

Le bore est un élément essentiel pour la croissance des plantes. Il améliore le transport des nutriments et permet ainsi d'améliorer le développement des plantes, la fructification et le développement de graines et de la pollinisation. La carence en bore s'illustre de manière différente suivant les cultures : tâches aqueuses brunes, gerçures des tiges, jaunissement du feuillage… Au contraire, un surdosage du bore peut être toxique.

Les composés de bore utilisés pour la production d'engrais sont l'acide borique, les borates de sodium (borax), les borates de calcium et le bore d'éthanolamine. L'acide borique, les borates de sodium et le bore d'éthanolamine ont l'avantage d'être solubles et de fournir du bore facilement aux plantes. Ces produits chimiques peuvent être utilisés sous la forme de pulvérisation foliaire ou via l'irrigation. Cependant elles ont le désavantage d'être facilement lessivées, en particulier sur les sols calcaires et leur solubilité peut entrainer une toxicité surtout sur les plantes sensibles. La règlementation des fertilisants impose une concentration minimum en bore dans les engrais comprise entre 2 et 14% selon la substance amenant le bore (Union Européenne 2003 ) (RPA 2008).

Les cultures particulièrement sensibles aux carences en bore sont le colza et la betterave, les cultures de fruits et de légumes et la sylviculture.

Savons et détergents

L'acide borique et le perborate de sodium sont utilisés dans les détergents ; principalement des lessives sous forme de poudre mais aussi les nettoyants ménagers et industriels et les savons pour les mains. Les borates sont utilisés dans ces produits principalement pour stabiliser la composition des autres composants (stabilisation des enzymes) et comme agent de blanchiment. Dans les lessives, la concentration en acide borique est entre 1 et 5%, la concentration de perborate de sodium est comprise 6,5 et 10%. Le tétraborate de sodium peut également être utilisé comme agent de blanchissement dans les lessives (RPA 2008) (DEPA 2015) (ELEMENTARIUM 2021). Selon le site (Rio Tinto 2022) les borates sont également utilisés pour contrôler la viscosité, éviter la décoloration, pour adoucir l'eau, émulsifier les graisses et les huiles, ainsi que pour leurs propriétés bactéricides et fongicides.

La consommation totale de l'Union Européenne d'acide borique et de tétraborate de sodium dans les lessives est estimée à 930 tonnes par an (calculé en bore) (RPA 2008) (DEPA 2015) (ELEMENTARIUM 2021).

Isolation en cellulose

L'acide borique et le disodium tétraborate peuvent être utilisés comme retardateur de flamme dans les isolations en cellulose (12% d'acide borique), dans des produits en bois et en paille, dans certains produits en papier ou en carton, dans la ouate des matelas. Cette utilisation comme retardateur de flamme a également une fonction biocide, contre le développement de champignons et/ou d'insectes. Cette propriété biocide est détaillée dans la partie ci-après. (RPA 2008).

Biocides

Les tétraborates étaient utilisés comme protection pour le bois pour les produits en bois massif, les composites en bois ou les matériaux de construction d'intérieur comme les montants, le contreplaqué, les solives et les chevrons (ECHA 2010). Aujourd'hui l'acide borique est autorisé pour ses propriétés biocide selon la règlementation biocide de l'UE. Le disodium tétraborate pentahydraté dispose actuellement d'une autorisation en cours de renouvellement.

Hormis pour l'utilisation dans les produits en bois, massifs ou contreplaqué, qui implique directement l'utilisation de borates pour son action biocide, d'autres usages présentés dans cette partie impliquent indirectement, de façon auxiliaire, l'utilisation de borates pour leurs propriétés biocides : il s'agit des usages suivants isolation en cellulose, adhésifs, retardateur de flamme, liquides d'usinage.

Adhésifs

Des borates peuvent être utilisés dans les résines aminoplastes (utilisées elles-mêmes pour la production de panneaux de bois agglomérés) pour les propriétés suivantes : stabilisateur de pH, fongicides et retardateur de flamme (DEPA 2015). Selon la règlementation biocide, seul l'acide borique pourrait être utilisé à ce jour pour sa fonction biocide dans les adhésifs.

Dans les adhésifs à base de produits polymères naturels comme le maïs, la pomme de terre ou le blé, les tétraborates sont ajoutés pour augmenter l'humidité (DEPA 2015).

Peintures et les revêtements

Les borates sont utilisés dans les peintures et les revêtements pour leurs propriétés de retardateurs de flamme, anticorrosion et comme stabilisateurs de pH.

Carburants

Les borates sont également utilisés comme additifs dans les carburants pour prévenir ou diminuer le préallumage d'un moteur. Prévenir le préallumage permet de d'éviter des dommages sur certains éléments mécaniques comme les pistons, les bougies, le carburateur…(Faure S. and Papin G. 2019, ELEMENTARIUM 2021)

Secteurs de la sidérurgie et de la métallurgie

Les borates (ex : borate de potassium) sont utilisés en sidérurgie et métallurgie pour dissoudre les oxydes métalliques dans la soudure et le brasage et favoriser l'obtention de laitiers 15 fusibles.

L'acide borique est utilisé pour la production de ferrobores (alliages métalliques utilisés en sidérurgie) (ELEMENTARIUM).

Béton

Le borax peut être utilisé dans le béton et le ciment pour ralentir son durcissement. (ELEMENTARIUM 2021)

Liquides d'usinages

Les borates sont utilisés dans les liquides d'usinage pour leurs propriétés d'inhibiteurs de corrosion et bactériostatiques16 .

Liquide de refroidissement

Les borates peuvent être utilisés pour leurs propriétés antioxydante et anticorrosive des métaux dans les circuits de refroidissement de véhicules, de tours aéroréfrigérantes… (RPA 2008) (ELEMENTARIUM 2021). Dans les liquides de refroidissement les borates ont également un rôle de tampon.

Lubrifiants

Les borates sont utilisés dans des lubrifiants pour protéger les métaux de la corrosion. Pour cette même propriété ils sont utilisés également dans les peintures (ex : borate de zinc), les aérosols, les liquides d'usinage. Entre 8 000 tonnes et 10 000 tonnes de borates étaient utilisés en 2008 en Europe dans ce domaine. (RPA 2008) (ELEMENTARIUM 2021)

[15] Laitier : « Scories qui sont formées en cours de fusion ou d'élaboration du métal par voie liquide » Scories : « sous-produits solides issus de la fusion, de l'affinage, du traitement ou de la mise en forme des métaux à haute température »

[16] Bactériostatiques : substance chimique qui arrête la prolifération des bactéries (Le Robert)

Feux d'artifice

Les borates sont également utilisés comme colorant (couleur verte) dans les feux d'artifice.

Jeux « slime »

Ils sont aussi utilisés dans les plastifiants et dans les jeux « slime17 » pour les enfants en tant que conservateur (Danemark 2010, DEPA 2015, ELEMENTARIUM 2021).

Production de Nylon

L'acide borique est utilisé comme catalyseur lors de l'oxydation du cyclohexane destiné à produire le Nylon (ELEMENTARIUM 2021).

Secteur agroalimentaire

Aujourd'hui, l'acide borique est un additif alimentaire connu sous le nom E284 autorisé dans l'UE comme conservateur antimicrobien et utilisable seulement dans les œufs d'esturgeon (caviar) (UFC Que choisir 2018).

Recherche médicale

L'acide borique est une substance d'intérêt en recherche médicale notamment pour le développement de traitements contre des infections bactériennes, ou contre virus de l'hépatite (Baker S.J. and al. 2009).

Industrie pharmaceutique

Les borates sont utilisés pour la production d'antiseptiques utilisés dans les médecines vétérinaire et humaine.

Industrie nucléaire

L'eau borée est souvent utilisée comme réfrigérant pour enlever la chaleur du cœur du réacteur de centrales nucléaires de production d'électricité. Les borates sont ajoutés à l'eau pour aider au contrôle du taux de fission dans le réacteur. La conduite de la réaction nucléaire dans la centrale peut être ajustée en changeant la teneur en bore de l'eau. Enfin, du bore est stocké sur site afin de pouvoir l'ajouter à l'eau en cas de problème et pour assurer un arrêt si nécessaire (Moravej M. 2019). Le recyclage de l'eau borée n'est pas possible. L'acide borique contenu dans l'eau est enfuté en coque en béton ou incinéré. Un réacteur de type 1450 MWe produit 5 tonnes de déchets d'acide borique par an, un réacteur de type 900 ou 1300 MWe produit 3 tonnes par an (EDF 2020). Le bore élémentaire est également utilisé dans les matériaux et barres de contrôle dans les centrales nucléaires (cf 3.2.3.1).

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Le bore, plus particulièrement le 10B est utilisé dans les centrales nucléaires pour absorber les neutrons générés par la réaction de fission de l'uranium. Grâce à ses propriétés d'absorption de rayonnements, le bore est largement utilisé dans les systèmes de blindage, de contrôle et de sureté des réacteurs nucléaires. Du bore enrichi est utilisé pour la confection de ces barres de contrôle. https://energyeducation.ca/encyclopedia/Control_rod - cite_note-RE1-2 (University of Calgary 2021) Du bore peut également être ajouté à l'acier pour que le métal en lui-même absorbe les radiations de neutrons. De l'acier contenant du bore est utilisé pour la construction et la protection dans l'enceinte de la centrale nucléaire. Il est également ajouté dans les plastiques utilisés dans la centrale (Moravej M. 2019).

Le bore (notamment le 10B) est un composé d'intérêt dans la recherche de traitement anticancéreux. (Baker S.J. and al. 2009) (Fondation pour la recherche médicale 2021).

[17] Gel ou pâte gluante, visqueuse

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Le bore mélangé à du nitrate de potassium est utilisé pour la production de propergol utilisé notamment pour la production d'airbags (Ding D. 2005).

En pyrotechnie le bore est utilisé notamment pour la couleur verte qu'il donne à la flamme.

Le bore (en particulier le nitrure de bore) est utilisé comme agent dopant pour la production de semi-conducteur de type P. C'est notamment un dopant pour le silicium et le diamant (Boron Specialties 2020, ELEMENTARIUM 2021).

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La littérature consultée n'a pas permis d'identifier des mesures de réduction des émissions de bore et de ses composés vers l'environnement.

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Cette partie présente de manière non exhaustive les substituts aux usages de borates listés dans la partie « usage » ci avant. Cette partie s'appuie principalement sur les références suivantes : (DEPA 2015) et (RPA 2008) ainsi que sur les entretiens réalisés dans le cadre de ce travail.

[20] http://naiades.eaufrance.fr/

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Selon plusieurs sources (DEPA 2015), (Hubert M. and Jans Faber A. 2014), (Thierry Advocat and al. 2008) et (RPA 2008) et selon les entretiens réalisés dans le cadre de ce travail13 14 il n'existerait pas de substitut aux borates dans le secteur de production du verre permettant de fournir simultanément aux verres les propriétés de réduction du point de fusion et d'amélioration du réseau vitreux (résistance aux produits chimiques et à l'altération par l'eau, résistance aux hautes températures et aux larges gradients thermiques, faible dilatation thermique). En effet le renforcement vitreux est propre à la structure du bore (forme triangulaire ou tétraédrique) et à ses liaisons covalentes uniques.

Néanmoins, depuis une vingtaine d'années les industriels essayeraient de réduire la part d'oxyde de bore dans les verres et fibres de verre pour réduire les coûts de production (Berthereau A. and Dallies E. 2008 ).

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La quantité de bore dans les fibres de verre borosilicaté, a été réduite à 5% en poids de B2O3. De plus, des fibres de verre sans bore sont déjà disponibles sur le marché. Selon (Berthereau A. and Dallies E. 2008 ) et (Sundaram S. 2003) les fibres de verre E-CR combinent les propriétés électriques et mécaniques des verres E (produits à base de bore) et sont résistants à la corrosion. Les verres E-CR sont composés de silicate de calcium et d'alumine et ont une très faible teneur en oxydes alcalins (NA2O et K2O). La résistance aux acides est particulièrement améliorée par comparaison aux verres E. Le verre E-CR pourrait remplacer les verres E dans toutes les applications.

Les fibres de verre borosilicaté utilisées dans l'isolation peuvent être substituées par d'autres matériaux isolants comme des mousses, des produits à base de cellulose et d'autres types de laines de verre. La référence ne précise pas le type de laine de verre(U.S Geological Survey 2021).

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Selon les industriels enquêtés dans le rapport (ECHA 2015) il n'y aurait pas d'alternative aux borates pour la production d'émaux et de frittes de verre.

Néanmoins selon (U.S Geological Survey 2021) certains phosphates pourraient substituer les borates utilisés pour la production des émaux. La référence ne donne toutefois pas plus de précision sur ces substituts éventuels.

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Il n'y a pas d'alternative à l'élément bore en agriculture et en sylviculture (ECHA 2015) et (DEPA 2015), car il s'agit d'un élément essentiel à la croissance des végétaux.

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Il ne semble pas exister à ce jour des substituts aux tétraborates et à l'acide borique pour leurs propriétés stabilisatrices d'enzymes dans les lessives. Le percarbonate de sodium peut être utilisé mais n'a pas la même efficacité stabilisatrice surtout dans les pays chauds et humides. Selon (DEPA 2015) celui-ci aurait néanmoins remplacé une grande partie des borates pour cet usage.

Dans les savons, le bore peut être remplacé par des sels de sodium et de potassium ou des acides gras qui peuvent être des agents nettoyants ou émulsifiants (U.S Geological Survey 2021).

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Selon (DEPA 2015) il n'existe pas d'alternative au même prix que l'acide borique comme retardateur de flamme dans les isolations en cellulose.

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le sodium acétate selon (DEPA 2015) serait un substitut à l'acide borique utilisé dans les résines aminoplastes utilisées pour la production de panneaux agglomérés.

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Pour l'utilisation de borates dans les liquides d'usinage pour leurs propriétés anti-corrosives et de tampon, il n'existe pas selon les industriels de substituts à coût égal ou inférieur présentant la même efficacité (DEPA 2015).

Dans les liquides réfrigérants, l'acide borique utilisé comme agent bactéricide peut être substitué par de l'acide lactique (DEPA 2015).

Comme pour les verres borosilicatés, il n'existe pas de substituts aux borates permettant de substituer simultanément les propriétés retardatrices de flamme, anticorrosion stabilisateur de pH dans les peintures et les revêtements.

La pâte à modeler « slime » peut être substituée par une autre pâte contenant de la farine, de l'amidon, de la poudre d'œuf, de l'huile de palme, de la maltodextrine et d'autres ingrédients alimentaires (DEPA 2015).

Alternatives à certaines utilisations du bore élémentaire

La littérature consultée n'a pas permis d'identifier des substituts aux usages du bore élémentaires listés dans la partie utilisation.