Le sélénium (Se), élément chimique du groupe des chalcogènes, est un oligo-élément essentiel pour la santé humaine et animale. Son importance dépasse largement son utilisation dans les panneaux solaires, car il joue un rôle crucial dans de nombreuses fonctions biologiques et possède des applications industrielles significatives.
Propriétés chimiques et physiques du sélénium
Le sélénium existe sous plusieurs formes allotropiques, dont les plus courantes sont les formes amorphe (rouge), grise (métallique) et noire. La forme grise est un semi-conducteur utilisé dans les cellules photovoltaïques en raison de sa capacité à convertir la lumière en électricité. Son point de fusion est d'environ 221°C et son point d'ébullition de 685°C. Le sélénium présente différents états d'oxydation (-II, +IV, +VI), influant sur sa réactivité chimique et ses applications.
Propriétés chimiques du sélénium
- États d'oxydation : -2, +2, +4, +6, déterminant sa réactivité et ses propriétés redox.
- Réactions avec les halogènes : Formation de séléniures et d'halogénures, réactions importantes dans la synthèse de composés organoséléniés.
- Comparaison avec le soufre : Similitudes et différences de réactivité, tailles atomiques et propriétés électroniques.
Propriétés physiques et allotropes du sélénium
L'allotropie du sélénium conduit à des propriétés physiques variables. La forme grise, cristalline et métallique, est la plus courante et la plus stable. Elle présente une conductivité électrique photosensible, essentielle pour son utilisation dans les photocopieurs et les cellules solaires. La conductivité du sélénium augmente significativement sous l'effet de la lumière.
Extraction et production du sélénium
Le sélénium est principalement récupéré comme sous-produit de l'affinage de métaux tels que le cuivre et le nickel. L'extraction implique des processus de raffinage complexes pour obtenir un sélénium de haute pureté. L'impact environnemental de l'extraction minière et du traitement du sélénium doit être attentivement considéré et minimisé.
- Sources principales : Minerais sulfurés de cuivre (chalcopyrite), nickel, plomb et autres.
- Méthodes d'extraction : Récupération à partir des boues anodiques, extraction par solvant, méthodes hydrometallurgiques.
- Impact environnemental : Gestion des déchets, contrôle de la pollution de l'eau et de l'air.
Le sélénium : rôle biologique et importance pour la santé
Le sélénium est un oligo-élément essentiel, intégré à des sélénoprotéines qui jouent des rôles critiques dans le métabolisme et la protection cellulaire. Un apport adéquat en sélénium est crucial pour maintenir une bonne santé.
Rôle biologique crucial du sélénium
Le sélénium, sous forme de sélénocystéine, est un composant essentiel de nombreuses enzymes, agissant comme un puissant antioxydant et participant à des fonctions métaboliques vitales. Il joue un rôle important dans la protection contre le stress oxydatif, le renforcement du système immunitaire, et le bon fonctionnement de la thyroïde.
Sélénoprotéines clés et leurs fonctions
Plusieurs sélénoprotéines essentielles contribuent à la santé humaine : la glutathion peroxydase (GPx), la thioredoxine réductase (TrxR) et l'iodothyronine désiodase (DIO).
- Glutathion peroxydase (GPx): Neutralise les peroxydes et les radicaux libres, protégeant les cellules du stress oxydatif. Il en existe plusieurs isoenzymes avec des localisations cellulaires différentes.
- Thioredoxine réductase (TrxR): Enzyme importante dans le système de réduction de la thioredoxine, impliqué dans la régulation du stress oxydatif et la protection cellulaire.
- Iodothyronine désiodase (DIO): Convertit les hormones thyroïdiennes inactives en formes actives, régulant ainsi la fonction thyroïdienne. Des déséquilibres peuvent être liés à des problèmes thyroïdiens.
Sources alimentaires riches en sélénium
Les apports quotidiens recommandés en sélénium varient selon l'âge, le sexe et les conditions de santé. La teneur en sélénium des aliments dépend fortement de la composition du sol. Les noix du Brésil sont connues pour leur haute teneur en sélénium.
- Noix du Brésil : Très riche en sélénium, mais la consommation excessive peut être toxique.
- Poisson : Thon, saumon, maquereau sont de bonnes sources.
- Viandes : Riche en sélénium, la teneur varie selon l'alimentation de l'animal.
- Céréales : La teneur en sélénium varie selon la composition du sol où elles ont été cultivées.
Déficit et excès de sélénium : conséquences sur la santé
Un déséquilibre dans l'apport en sélénium peut avoir des conséquences significatives sur la santé. Le déficit est rare dans les pays développés mais peut conduire à diverses pathologies. L'excès, quant à lui, est toxique.
Déficit en sélénium :
Un déficit en sélénium peut augmenter le risque de maladies cardiaques, de certains cancers, de troubles immunitaires et de problèmes de fertilité. Les symptômes peuvent être subtils et non spécifiques.
Excès de sélénium (sélénose) :
Une consommation excessive de sélénium peut conduire à la sélénose, caractérisée par des symptômes tels que des pertes de cheveux, des ongles cassants, une fatigue, des troubles digestifs et des lésions neurologiques. La dose toxique de sélénium varie en fonction de divers facteurs.
Apports recommandés en sélénium :
Les apports journaliers recommandés (AJR) en sélénium varient selon l'âge et le sexe. Il est important de consulter un professionnel de santé pour évaluer vos besoins individuels en sélénium.
Applications industrielles et technologiques du sélénium
Les propriétés électroniques et optiques uniques du sélénium lui confèrent des applications industrielles importantes.
Photocopieurs et impression :
Le sélénium a été historiquement crucial dans la technologie de la photocopie. Sa photosensibilité permettait la formation d'images latentes qui étaient ensuite développées pour créer des copies.
Cellules photovoltaïques :
Le sélénium est utilisé dans certaines cellules solaires, bien que son utilisation soit moins répandue que celle du silicium. Sa capacité à convertir la lumière en électricité est exploitée dans certaines applications spécifiques.
Autres applications :
Le sélénium est utilisé dans la fabrication de verre, de pigments, de lubrifiants et de certains alliages métalliques. Son utilisation est toutefois moins répandue que dans les domaines mentionnés précédemment.