Dans le cadre de l'opération "2018-2019, année de la chimie, de l'école à l'université", cette série de caches sur le thème du carbone vous emmène sur les sites de l’université où la chimie est enseignée. Découvrez cet élément chimique sous toutes ses formes, de la plus simple à la plus inattendue !
Ici partez à la recherche de la forme #1 : le charbon activé à la Faculté de Pharmacie sur le campus Brabois-Santé
Figure 1 : Charbon activé en poudre (Crédits : F. Dumarçay & M. Parent 2019)
Le charbon est une poudre noire (Figure 1) constituée majoritairement de carbone. Elle est obtenue à partir de la calcination lente de matières organiques, généralement d'origine végétale (mais des substances animales ont pu être utilisées historiquement).
L'utilisation du charbon en thérapeutique est très ancienne. Les Egyptiens l'utilisaient déjà empiriquement comme antidote pour diverses intoxications médicamenteuses, comme le montre le papyrus Ebers (1550 avant JC). Plus tard, Hippocrate (400 avant JC) et Pline (50 avant JC) préconisent son utilisation dans le cadre de l'épilepsie et des vertiges.
C'est au XVIIIème siècle que des chimistes mettent en évidence les propriétés adsorbantes du charbon vis-à-vis de nombreuses substances comme des gaz et des colorants. L'adsorption consiste à fixer des molécules à la surface du charbon grâce à des liaisons de faible énergie.
Mais c'est seulement au XIXème siècle que l'on comprendra réellement son intérêt potentiel en thérapeutique. Lors de démonstrations publiques restées célèbres, un chimiste et un pharmacien avalèrent des doses mortelles de poison (respectivement arsenic et strychnine), sans souffrir d'aucun symptôme. Ils avaient préalablement mélangé les poisons avec du charbon.
Le charbon fut popularisé comme thérapeutique pour lutter contre les maux de ventre et les flatulences à la suite du rapport du Dr Belloc à l'Académie de Médecine en 1849.
Cette utilisation est encore très populaire à notre époque, mais le charbon est désormais modifié pour augmenter sa capacité d'adsorption. Il subit un procédé d'activation qui lui confère une structure constituée de carbone pur présentant de nombreux pores (contrôlés par les traitements subis, Figure 2). Ceci permet d'augmenter fortement la surface de contact du charbon avec son environnement et donc ses capacités d'adsorption des toxiques.
Figure 2 : Structures de charbons activés observées au microscope électronique (à gauche, d’après Gourani et coll., à droite, d’après Salman et coll.)
En milieu hospitalier, le charbon activé administré par voie orale est très efficace comme antidote pour de nombreuses intoxications (accidentelles ou volontaires). Néanmoins, il doit être administré à doses répétées, car l'adsorption est un phénomène réversible (désorption des toxiques). D'autre part, les propriétés d'adsorption du charbon activé sont également mises à profit dans des pansements, ou des cosmétiques. Il est également très utilisé dans des systèmes de filtration de l'air ou de l'eau (dans de nombreux domaines, en santé, mais aussi pour la dépollution des sols ou des eaux, ou encore dans les hottes de cuisine, …).
Références bibliographiques photos Figure 2 :
Gourani M, Sadighzadeh A, Mizani F. Radiat Prot Environ 2014; 37: 179-83.
Salman J.M. Arabian Journal of Chemistry 2014; 7: 101-8.
Références bibliographiques générales :
Le charbon de bois activé, François Versini, Rouge & Vert Editions, 1991, 79 pages, ISBN 2-9506186-0-X.
Dorvault, 23ème édition, Vigot, 1995, 2089 pages, ISBN 2-7114-1190-7.
Pharmacopée Européenne, 9ème édition, Direction Européenne de la Qualité du Médicament & Soins de Santé.