Le plomb.

Le plomb est l’élément chimique de numéro atomique 82, de symbole Pb. Dans les conditions standard le corps simple plomb est un métal malléable et gris bleuâtre, qui blanchit lentement en s’oxydant. Le mot plomb et le symbole Pb viennent du latin plumbum (le métal plomb).

Le plomb appartient au groupe 14 et à la période 6 du tableau périodique. C’est le plus « lourd » des éléments stables.

Le plomb est un élément toxique, mutagène, et reprotoxique, sans valeur connue d’oligoélément. Il a en effet été classé comme potentiellement cancérigène en 1980, classé dans le groupe 2B par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC)9 puis comme probablement cancérigène pour l’humain et l’animal en 2004. Deux sels de plomb, le chromate et l’arséniate, sont considérés comme carcinogènes certains par le CIRC.

Le plomb est un contaminant de l’environnement, toxique et écotoxique dès les faibles doses. Les maladies et symptômes qu’il provoque chez l’humain ou l’animal sont regroupés sous le nom de « saturnisme ».


Le plomb – relativement abondant dans la croûte terrestre – est l’un des métaux les plus anciennement connus et travaillés. On en a trouvé dans des pigments recouvrant des tombes ou dépouilles préhistoriques (40 000 ans av. J.-C.), mais aussi des objets.

En dépit de sa haute toxicité, et grâce probablement à sa facilité  d’extraction, à sa grande malléabilité et à son bas point de fusion, il a été fréquemment utilisé lors de l’âge du bronze, durci par de l’antimoine et de l’arsenic trouvés sur les mêmes sites miniers. Il est mentionné dans les écritures cunéiformes sumériennes — sous le vocable a-gar — il y a près de 5 000 ans, ou encore dans l’Exode, rédigé il y a environ 2 500 ans. C’est souvent aussi un sous-produit de mines d’argent.

À travers les âges, de nombreux écrits relatent sa présence dans des objets ou à travers les cultures. Les Sumériens, Égyptiens, Grecs, Hébreux ou encore Romains savaient l’extraire. Ils l’utilisaient pour colorer et émailler des céramiques, lester des hameçons, sceller des amphores, produire des fards, du khôl ou produire des objets usuels (de 4 000 à 2 000 ans avant notre ère). On trouve aussi des tuyaux de plomb sur les sites antiques  romains.

Au Moyen Âge, les alchimistes croyaient que le plomb était le métal le plus ancien (et le plus froid) et l’associaient à la planète Saturne. C’est pourquoi l’intoxication au plomb est dite saturnisme13. Les alchimistes pouvaient s’y référer sous le terme d’aabam.

Sa toxicité était connue des médecins et mineurs (esclaves et prisonniers souvent) de l’antiquité. Les Romains l’utilisaient sous forme d’acétate de plomb pour conserver et sucrer leur vin, et s’étaient rendu compte que les gros buveurs, donc de la classe aristocratique, souffraient d’intoxication.

Plus tard, des symptômes spécifiques ont été décrits, associés à des métiers tels que les mineurs, fondeurs, peintres ou artisans fabricants de vitraux.

Le décès d’un enfant en Australie à la fin du XIXe siècle, à la suite d’une intoxication au plomb, fut le premier à sensibiliser un gouvernement. C’est à la suite de l’étude de nombreux cas d’intoxication qu’une réglementation, des recommandations et un dépistage se sont progressivement mis en place dans des pays riches (comme en Europe ou aux États-Unis). Le plomb a ainsi été interdit pour la confection des tuyaux de distribution d’eau potable en Suisse dès 1914 mais bien plus tardivement dans les autres pays (exemple : les peintures au plomb ont été interdites en 1948 en France mais l’interdiction totale pour les canalisations ne date que de 1995).

Le « plomb géochimique » (le plomb d’origine naturelle) est présent sous diverses formes dans tous les compartiments environnementaux  (hydrosphère, stratosphère, biosphère, atmosphère, mais surtout dans la croute terrestre et le sol). Sachant qu’il y a des échanges permanents entre ces différents compartiments, et que cet élément toxique est bioconcentré dans la chaine alimentaire, on comprend donc que l’étude et la connaissance de sa cinétique environnementale est un enjeu majeur. Il est présent sous beaucoup de formes inorganiques notamment dans la croûte terrestre et les minerais. On retrouve ainsi des acétates, nitrates, carbonates, sulfates ou encore du chlorure de plomb. Ces composés inorganiques conduisent rarement à une toxicité aigüe.

Minerais : Le plomb natif pur est rare. On l’extrait actuellement de minerais associés au zinc (la blende), à l’argent et (le plus abondamment) au cuivre. La principale source minérale est la galène (PbS) qui en contient 86,6 % en masse.

D’autres variétés communes sont la cérusite (PbCO3) et l’anglésite (PbSO4). Aujourd’hui, le recyclage permet d’en récupérer une grande part. La plupart des minerais contiennent moins de 10 % de plomb. Les minerais qui contiennent moins de 3 % de plomb ne peuvent pas être exploités  économiquement. Le minerai extrait du sol est concentré par gravimétrie et flottation, puis dirigé vers une usine métallurgique (fonderie).

Les plus grands gisements sont aux États-Unis, en Australie, en CEI et au Canada. En Europe, la Suède et la Pologne concentrent la plupart des gisements.

À la fonderie, le minerai est tout d’abord « grillé » pour oxyder le sulfure et obtenir de l’oxyde de plomb ; le soufre est éliminé sous forme de dioxyde gazeux SO2, transformé et valorisé en acide sulfurique. Le minerai grillé est alors introduit, avec du coke, dans un four à la base duquel on souffle de l’air. La réaction de l’oxygène de l’air avec le coke donne du CO, qui réduit l’oxyde de plomb, donnant ainsi le plomb métallique liquide et du CO2.

À la base du four s’écoulent d’une part le plomb liquide, d’autre part une scorie qui est généralement granulée à l’eau avant d’être mise en décharge.

Le plomb recueilli à ce stade est appelé « plomb d’œuvre » ; il contient encore des impuretés (cuivre, argent, bismuth, antimoine, arsenic, etc.) qu’il faut éliminer. Ce raffinage du plomb, encore liquide, se fait dans des cuves, par refroidissement et ajout de divers réactifs (soufre, oxygène, zinc pour capturer l’argent, etc.).

Le plomb affiné est appelé « plomb doux ». Il est coulé et solidifié dans des lingotières avant d’être expédié chez le consommateur ou dans des  entrepôts de stockage. Avant la coulée finale, des éléments peuvent être ajoutés en proportions bien définies pour le durcir ou élaborer des alliages (calcium, arsenic, antimoine, etc.).

Dans certaines fonderies, on utilise à côté des concentrés miniers, des matières premières issues du cassage des batteries, ou des sous-produits d’autres procédés industriels (sulfate de plomb par exemple).

Paradoxalement, pour des raisons mal comprises, le plomb qui a longtemps été massivement utilisé dans les peintures antirouille (minium de plomb) est aussi dans certaines circonstances, un « contaminant métallurgique » qui pose des problèmes. Il peut, dans l’industrie nucléaire notamment (où il est très présent parce que comptant parmi les métaux les plus opaques aux rayonnements) contribuer à la dissolution, l’oxydation et la fragilisation d’aciers qui sont exposés à ses alliages.

Le plomb sous forme de métal a été employé depuis l’Antiquité en raison de sa grande malléabilité et ductilité : vaisselle, plaques de toiture et de gouttières. Le plomb continue d’être utilisé également dans la plomberie d’art, à mi-chemin entre le cuvelage et la sculpture. Il a été coulé pour sceller du fer forgé dans la pierre (balustrades).

Le plomb était employé dans tout le monde romain en raison de sa relative résistance à la corrosion (en milieu non acide) dans l’air et le sol et de son bas point de fusion : on le retrouve dans les conduites d’eau potable (voir plomberie) et les descentes d’eau pluviales.

Il a beaucoup été utilisé en cuvelage et tuyauterie dans la fabrication de l’acide sulfurique, auquel il résiste par formation d’une couche insoluble et protectrice de sulfate de plomb.

L’oxyde rouge du plomb, le minium Pb3O4, était utilisé jusque dans les années 1970 comme revêtement anticorrosion.

Il est largement utilisé aujourd’hui dans les accumulateurs électriques (batteries), qui absorbent l’essentiel de la production de plomb et sont la principale raison des envolées de son cours. Cela a pour conséquence la rentabilité du recyclage de ce métal, notamment en Afrique et en Chine où le parc automobile est en pleine expansion.

En 2004, les batteries au plomb, destinées à l’automobile ou à l’industrie, représentent 72 % de la consommation de plomb (53 % automobile, 19 % industrie). Les pigments et autres composés chimiques représentent 12 % de la consommation. Les autres applications (alliages pour soudures, tuyaux et feuilles, munitions, etc.) 16 %.

Le plomb (en plaques métalliques, dans du caoutchouc ou dans du verre) sert de protection contre les radiations pour atténuer les rayons X et les rayons gamma grâce à sa densité et à ses propriétés absorbantes : à 100 keV, une épaisseur d’un millimètre de plomb atténue la dose de rayonnement d’un facteur 1 000. D’autres alliages à bas point de fusion comme l’alliage de Newton (50 % Bi, 30 % Sn, 20 % Pb) servent également en radioprotection.

Dans certaines applications très spécifiques en physique des particules pour lesquelles la radioactivité naturelle du plomb 210 est trop importante, les blindages peuvent être issus de lingots de vieux plomb retrouvés dans le toit d’églises anciennes ou dans des épaves vieilles de plusieurs siècles, voire plusieurs millénaires.

Dans le monde de l’électricité, le plomb a longtemps été employé pour la fabrication des fusibles en raison de sa résistance électrique élevée (dix fois celle du cuivre) et de sa basse température de fusion. Le nom « plomb » est encore actuellement utilisé pour désigner les fusibles bien que d’autres matériaux soient employés. Cette utilisation est à l’origine d’expressions comme « faire sauter les plombs. »

En alliage avec l’étain et l’antimoine, il était utilisé pour la fabrication des caractères mobiles d’imprimerie. On l’appelle alors plomb typographique.

Le plomb compte avec le mercure et le cadmium parmi les trois  contaminants les plus toxiques et fréquents de notre environnement.

Les analyses des carottes de glace polaires arctiques et antarctiques26 ou de glaciers montrent qu’il était quasiment absent de l’atmosphère pré-industrielle, sauf dans l’Antiquité gréco-romaine où les fonderies de plomb ont pollué l’environnement, parfois à un degré dépassant celui des retombées de plomb de l’essence dans les années 1970, signature également retrouvée dans les sédiments des ports de l’Antiquité.

La métallurgie antique de l’argent et du plomb a injecté une grande quantité de vapeur de plomb dans l’atmosphère, dont on trouve des traces fossiles dans les tourbières d’Espagne, d’Écosse et des îles Féroé, dans les glaciers du mont Blanc et dans les couches annuelles de la calotte glaciaire du Groenland, avec dans ce dernier cas un niveau de détail « stupéfiant » selon Dennis Kehoe (historien du droit économique romain à l’Université de Tulane de la Nouvelle-Orléans). L’étude de ces dépôts a montré que les variations de ce plomb suivent fidèlement les grands événements historiques (dont les guerres menées par Jules César), montrant  l’expansion, la vie et l’effondrement de l’économie romaine fondée sur la monnaie d’argent dite « denarius » avec laquelle tout était payé dans l’empire32. Chaque pièce d’argent coulée impliquait une pollution de l’air par le plomb, et la précision des mesures de plomb dans la glace qui était environ bisannuelle est maintenant presque mensuelle, bien plus précise que dans les tourbières. L’étude la plus récente (2018) portée par Andrew Wilson (archéologue de l’Université d’Oxford) a pu mesurer le plomb avec 12 mesures par couches annuelles) sur 400 m environ d’épaisseur de glace groenlandaise (formée entre 1100 av. J.C. et 800 ap. J.C.). Le plomb naturel (volcanique) a été évalué et soustrait du total, offrant une chronologie de précision inégalée très détaillée de 1 900 ans de pollution romaine, maximale à l’apogée de l’Empire lors du premier siècle de notre ère (six fois plus que lors du XIe siècle av. J.-C.) et qui a brutalement retrouvé les niveaux pré-romains juste après la grande épidémie de peste antonine (165 de notre ère), et ce pour environ un demi-siècle. Au milieu de l’ère romaine, l’activité des gisements d’Espagne (haut lieu de la fusion du plomb-argent et du mercure romains, lors des derniers siècles) est aussi enregistrée dans la glace32. Les modèles de circulation atmosphérique indiquent que cette pollution (jusqu’à un microgramme de plomb par mètre carré) avait comme principale source l’ouest de l’empire romain (Europe occidentale et septentrionale). La quantité de plomb accumulé sur le Groenland dans les années 1990 était 50 fois plus élevée, relativise Joe McConnell, chercheur du Desert Research Institute de Reno, Nevada et co-auteur principal de l’étude. L’étude montre quelques déconnexions entre les pics de pollution par le plomb et la production connue de pièces d’argent, évoquant un possible stock spéculatif de l’argent (pour une future transformation en pièces de monnaie), ou d’autres pics de fusion de plomb (pour usage militaire par exemple).

Depuis l’homme a extrait du plomb des minerais et a introduit dans la biosphère (dans tous les milieux) une quantité croissante de plomb, sous diverses formes.

Depuis la révolution industrielle, la pollution routière et industrielle, les guerres ainsi que la chasse la pêche et (cf. munitions et agrès à base de plomb) sont à l’origine d’apports de plomb parfois considérables.

Ainsi et à titre d’exemple, dans les années 1970 le taux de plomb des glaces du pôle nord avait augmenté d’un facteur 20 environ, à cause de la  croissance de la pollution de l’air par le plomb dans l’hémisphère nord (en grande partie à cause du plomb de l’essence). En France l’INRA et les universités régionales ont dans les années fin 1990-début 2000 montré qu’environ 45 000 tonnes de plomb se sont ajoutées au fond pédogéochimique naturel des sols forestiers et cultivés du Nord-Pas-de-Calais (non compris celui qui a été lessivé vers les mers). De nombreuses analyses sous-estiment la présence du plomb dans le sol, car faites à partir d’échantillons de sols ou vases finement tamisés ne prennent pas en compte les munitions ou morceaux de plomb. Le plomb peut en outre agir en synergie avec d’autres éléments traces métalliques toxiques ou non et d’autres polluants (organiques ou acides par exemple). Or, dans cette même région, le plomb, le cuivre, le cadmium, le mercure et le sélénium sont aujourd’hui trouvés dans les couches récentes labourées à des taux de +84 % à +225 % plus élevés que dans les sols sous-jacents a priori pas ou peu pollués.

En Espagne en 2005 les pêcheurs perdaient environ 100 t d’agrès en plomb par an dans l’environnement, et les environ 200 millions de cartouches tirées par environ 1,5 million de chasseurs et pratiquants de tir/ ball-traps en ajoutaient environ 6 000 t/an (en zones humides et sèches), plomb qui est responsable d’intoxications mortelles de plusieurs millions d’oiseaux par an. Au Canada les pêcheurs perdent environ 500 t de plomb lors de leurs activités et Aux États-Unis ce sont environ 3 millions de tonnes de plomb qui ont ainsi été dispersés durant le xxe siècle (60 000 t/an au début du XXe siècle).

Les œufs de poule issus de petites fermes et plus encore des poulaillers urbains ou domestiques en contiennent parfois des doses préoccupantes (par exemple de moins de 0.05 µg/g (limite de détection) à 0.97 µg/g aux États-Unis pour l’intérieur de 24 œufs pondus par 10 poules d’un poulailler domestique installé près d’un mur dont la peinture contenait du plomb (jusqu’à 1,8 µg/g retrouvé dans les coquilles).

Le plomb n’est ni dégradable ni biodégradable. En tant que contaminant du sol, il est très stable : sa demi-vie géochimique, c’est-à-dire le temps au bout duquel la moitié de ce plomb s’est dispersée dans l’environnement, serait d’environ 7 siècles. Il est plus mobile et écotoxique dans les milieux naturellement acides ou touchés par l’acidification anthropique.

L’emploi historique du plomb pose des problèmes de toxicité liés à l’absorption de particules de ce métal par les organismes vivants. C’est pourquoi le plomb est dorénavant proscrit pour une certaine gamme de produits : les peintures, les meubles, les crayons et pinceaux pour artiste, les jouets, l’eau et les aliments, les ustensiles de cuisine au contact des aliments, les bavoirs pour bébés et les cosmétiques.

Toutefois il est important de savoir que chaque pays possède sa propre réglementation ; ainsi, au Royaume-Uni, les plaques de plomb sont encore utilisées en toiture alors qu’en France, elles sont  interdites (hormis dans le cadre de certains monuments historiques on utilise le zinc qui a la même apparence une fois oxydé et qui est beaucoup plus léger).

Le plomb est un métal stratégique dont le prix de vente est très irrégulier, coté en dollars US, en particulier à la Bourse des métaux de Londres. Sur les dix dernières années, les cours ont évolué entre 400 et 3 665 $ par tonne.

En raison de sa toxicité, les interdictions d’usage du plomb se multiplient dans le monde, ce qui aurait dû faire baisser son prix. Mais paradoxalement, c’est le métal dont le prix a le plus augmenté en 2007, face à la demande chinoise de batteries selon les uns, face à un marché qui s’est refermé et qui est contrôlé par quelques grands groupes selon les autres ; rachats et/ou fermeture d’usines (fermeture de Metaleurop Nord en France par exemple), usines en difficultés pour cause de pollution et problèmes sanitaires (ex : Bourg-Fidèle), fermeture en Australie en 2007 de la mine Magellan (3 % de la production mondiale, plus grande mine du monde), suivie d’une explosion dans une raffinerie (Doe Run) du Missouri qui a encore fait grimper les prix. En 6 mois le prix du plomb a doublé, il a été multiplié par 7 en 4 ans, atteignant un record en octobre 2007 (3 655 dollars/tonne, contre 500 dollars/tonne en 2003). Le 26 juin 2007 son prix dépassait celui de l’aluminium avant de dépasser celui du zinc. 10 ans plus tard, en mars 2017, il se vendait à 2 037 €/t (2 281 $/t), soit + 26,6 % sur un an.

En 2014, la France est nette importatrice de plomb, d’après les douanes françaises. Le prix moyen à la tonne à l’import était de 1 830 €.

Source : Wikipédia.

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