PREDIction des propriétés physico-chimiques des produits par modélisation MOLéculaire Le projet PREDIMOL (2010-2014) piloté par l’Ineris, a contribué à démontrer que la modélisation moléculaire est une alternative pertinente à l’expérimentation de laboratoire pour caractériser les propriétés physico-chimiques des substances. Des modèles prédictifs, utilisables notamment dans le cadre de la mise en oeuvre du règlement européen REACh, ont ainsi été développés pour évaluer les dangers des peroxydes organiques et des amines. Le règlement REACh exige que les industriels évaluent les propriétés des substances, susceptibles de présenter un risque pour l’homme et l’environnement, qu’ils commercialisent. Il s’agit d’évaluer les caractéristiques toxiques et écotoxiques, mais aussi les propriétés physico-chimiques. Les dossiers d’enregistrement doivent renseigner 14 à 17 catégories en fonction de la quantité de substances produites ou importées, en particulier les propriétés dangereuses : l’explosibilité, l’inflammabilité et le pouvoir oxydant. Le projet « Prédiction des propriétés physicochimiques des produits par modélisation moléculaire » vise à développer des méthodes capables d’estimer précisément, quantitativement et rapidement les propriétés physico-chimiques nécessaires à l’enregistrement des substances dans REACh. Financé par l’Agence Nationale de la Recherche et coordonné par l’Ineris, PREDIMOL associe l’Institut, IFP Energies Nouvelles, Chimie Paris Tech, le Laboratoire de Chimie-Physique de l’Université de Paris-Sud XI, Materials Design et Arkema Deux modèles prédictifs publiés Conduit entre 2010 et 2014, le projet PREDIMOL s’est concentré sur deux types de méthodes prédictives : les QSPR (Quantitative Structure-Property Relationship) et la simulation moléculaire (Dynamique Moléculaire, méthodes de Monte-Carlo). Il a permis d’effectuer un recensement et une analyse critique des modèles prédictifs existants en physico-chimie et de constituer une nouvelle base de données expérimentale, fiable et homogène, fondée sur des essais réalisés par l’Ineris et Arkema. Cette base renseigne cinq propriétés (stabilité thermique, point d’éclair, densité relative, sensibilité à l’impact, puissance explosive) pour 38 peroxydes organiques. Au sein de PREDIMOL, les équipes de l’Ineris, de Chimie ParisTech, de l’IFPEN et de Materials Design ont pu développer des modèles pour plusieurs propriétés des peroxydes organiques et des amines comme la densité relative, le point d’éclair, les propriétés explosives, l’inflammabilité, la température d’auto-inflammation, le point d’ébullition. Deux modèles QSPR sur la stabilité thermique des peroxydes organiques ont ainsi été publiés (chaleur et température de décomposition). Dans une démarche d’acceptabilité réglementaire, ces deux modèles vont être proposés à la QSAR ToolBox de l’OCDE et à la base de données du Joint Research Centre (JRC) de la Commission Européenne. La plate-forme MEDEA conçue par Materials Design a été améliorée par de nouveaux développements issus du projet PREDIMOL, pour automatiser la préparation, la soumission et l’analyse de très grandes quantités de calcul de propriétés physico-chimiques. La plate-forme est désormais en mesure de réaliser 800 à 900 prédictions dans un temps très court (1 à 2 jours). Les méthodes prédictives : des outils de screening… et d’aide à la décision Dans le cadre de REACh ou d’autres réglementations (règlement CLP sur la classification et l’étiquetage des produits chimiques...), qui nécessitent de produire des données manquantes sur les substances chimiques, les méthodes prédictives présentent l’avantage de faciliter les processus de caractérisation physicochimique, notamment par des gains de temps et de coût. Au-delà de l’aspect réglementaire, les méthodes prédictives contribuent à l’identification précoce de dangers physico-chimiques et à une meilleure compréhension des réactions chimiques dangereuses. De fait, ces méthodes ont un rôle à jouer dans le développement de nouveaux produits, en amont de l’étape expérimentale, dans le cadre d’approches R&D de type « safety by design » ou dans la mise en oeuvre de politiques de substitution de produits dangereux.
PREDIction des propriétés physico-chimiques des produits par modélisation MOLéculaire Le projet PREDIMOL (2010-2014) piloté par l’Ineris, a contribué à démontrer que la modélisation moléculaire est une alternative pertinente à l’expérimentation de laboratoire pour caractériser les propriétés physico-chimiques des substances. Des modèles prédictifs, utilisables notamment dans le cadre de la mise en oeuvre du règlement européen REACh, ont ainsi été développés pour évaluer les dangers des peroxydes organiques et des amines. Le règlement REACh exige que les industriels évaluent les propriétés des substances, susceptibles de présenter un risque pour l’homme et l’environnement, qu’ils commercialisent. Il s’agit d’évaluer les caractéristiques toxiques et écotoxiques, mais aussi les propriétés physico-chimiques. Les dossiers d’enregistrement doivent renseigner 14 à 17 catégories en fonction de la quantité de substances produites ou importées, en particulier les propriétés dangereuses : l’explosibilité, l’inflammabilité et le pouvoir oxydant. Le projet « Prédiction des propriétés physicochimiques des produits par modélisation moléculaire » vise à développer des méthodes capables d’estimer précisément, quantitativement et rapidement les propriétés physico-chimiques nécessaires à l’enregistrement des substances dans REACh. Financé par l’Agence Nationale de la Recherche et coordonné par l’Ineris, PREDIMOL associe l’Institut, IFP Energies Nouvelles, Chimie Paris Tech, le Laboratoire de Chimie-Physique de l’Université de Paris-Sud XI, Materials Design et Arkema Deux modèles prédictifs publiés Conduit entre 2010 et 2014, le projet PREDIMOL s’est concentré sur deux types de méthodes prédictives : les QSPR (Quantitative Structure-Property Relationship) et la simulation moléculaire (Dynamique Moléculaire, méthodes de Monte-Carlo). Il a permis d’effectuer un recensement et une analyse critique des modèles prédictifs existants en physico-chimie et de constituer une nouvelle base de données expérimentale, fiable et homogène, fondée sur des essais réalisés par l’Ineris et Arkema. Cette base renseigne cinq propriétés (stabilité thermique, point d’éclair, densité relative, sensibilité à l’impact, puissance explosive) pour 38 peroxydes organiques. Au sein de PREDIMOL, les équipes de l’Ineris, de Chimie ParisTech, de l’IFPEN et de Materials Design ont pu développer des modèles pour plusieurs propriétés des peroxydes organiques et des amines comme la densité relative, le point d’éclair, les propriétés explosives, l’inflammabilité, la température d’auto-inflammation, le point d’ébullition. Deux modèles QSPR sur la stabilité thermique des peroxydes organiques ont ainsi été publiés (chaleur et température de décomposition). Dans une démarche d’acceptabilité réglementaire, ces deux modèles vont être proposés à la QSAR ToolBox de l’OCDE et à la base de données du Joint Research Centre (JRC) de la Commission Européenne. La plate-forme MEDEA conçue par Materials Design a été améliorée par de nouveaux développements issus du projet PREDIMOL, pour automatiser la préparation, la soumission et l’analyse de très grandes quantités de calcul de propriétés physico-chimiques. La plate-forme est désormais en mesure de réaliser 800 à 900 prédictions dans un temps très court (1 à 2 jours). Les méthodes prédictives : des outils de screening… et d’aide à la décision Dans le cadre de REACh ou d’autres réglementations (règlement CLP sur la classification et l’étiquetage des produits chimiques...), qui nécessitent de produire des données manquantes sur les substances chimiques, les méthodes prédictives présentent l’avantage de faciliter les processus de caractérisation physicochimique, notamment par des gains de temps et de coût. Au-delà de l’aspect réglementaire, les méthodes prédictives contribuent à l’identification précoce de dangers physico-chimiques et à une meilleure compréhension des réactions chimiques dangereuses. De fait, ces méthodes ont un rôle à jouer dans le développement de nouveaux produits, en amont de l’étape expérimentale, dans le cadre d’approches R&D de type « safety by design » ou dans la mise en oeuvre de politiques de substitution de produits dangereux.
