Le méthyl tert-butyl éther ou MTBE est un composé organique de formule . C'est un éther liquide, incolore, volatil et inflammable qui est non-miscible dans l'eau. Le MTBE a une odeur vaguement évocatrice du diéthyl éther et donne un goût désagréable et une odeur à l'eau. Le MTBE est un additif de l'essence, qui l'oxygène et augmente son indice d'octane, néanmoins son utilisation a décliné en particulier aux États-Unis en réponse à certaines problématiques liées à l'environnement ou à la santé. Il a été montré qu'il pollue facilement de grandes quantités d'eau des nappes phréatiques quand de l'essence additionnée de MTBE s'échappe ou est renversée dans les stations services. Le méthyl tert-butyl éther est aussi utilisé en chimie organique comme solvant économique et avec des propriétés comparables à celles du diéthyl éther, cependant avec un point d'ébullition plus élevé et une solubilité plus faible dans l'eau. Il est aussi utilisé comme médicament pour dissoudre les calculs biliaires.
Classification Le Règlement CLP n° 1272/2008 et le CIRC Au , la réglementation européenne classe le MTBE comme « liquide inflammable de catégorie 2 » et « irritant cutané de catégorie 2 »RÈGLEMENT (CE) N°1272/2008 DU PARLEMENT EUROPÉEN ET DU CONSEIL du 16 décembre 2008 relatif à la classification, à l'étiquetage et à l'emballage des substances et des mélanges, modifiant et abrogeant les directives 67/548/CEE et 1999/45/CE et modifiant le règlement (CE) n o 1907/2006. Le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) le classe (depuis 1999) « cancérogène de catégorie 3 » (soit à ce jour inclassable quant à sa cancérogénicité pour l’Homme faute de données suffisantes)CIRC (1999) Monograph n°73 : METHYL tert-BUTYL ETHER..
Production Le méthyl tert-butyl éther est produit via une réaction du méthanol et de l'isobutylène. Le méthanol dérive du gaz naturel et l'isobutène du butane obtenu du pétrole brut ou du gaz naturel, ainsi le MTBE est issu des combustibles fossiles. Aux États-Unis, il était produit en très larges quantités (plus de par jour en 1999) pour son usage d'additif à l'essence. En raison des larges fuites d'essence contenant du MTBE des cuves et réservoirs souterrains, des juridictions différentes ont interdit l'utilisation du MTBE et donc sa production a été réduite. La contamination par le MTBE de l'eau potable dans les aquifères est un problème sérieux dans de nombreux endroits (les cas les plus tristement célèbres sont, par exemple aux États-Unis, le lac Tahoe et Santa Monica). La plupart des détaillants d'essence ont cessé d'utiliser le MTBE. La décroissance de la production de MTBE est donc générale aux États-Unis et en Europe occidentale. C'est aussi en raison de l'apparition d'une alternative au MTBE, le ETBE (éthyl tert-butyl éther) issu du bioéthanol et dont la taxation fiscale est plus favorable mais qui pose les mêmes problèmes environnementaux. Dans d'autres parties du monde qui représente environ la moitié de la production de MTBE en 2004, l'utilisation de MTBE continue et augmentera même certainementMichael Malveda, Hossein Janshekar et Masahiro Yoneyama, Gasoline Octane Improvers/Oxygenates, SRI Consulting.
Propriétés physiques Le méthyl tert-butyl éther forme un azéotrope avec le méthanol qui dépend de la pressionAbu Al-Rub Fahmi, Abdel-Jabbar Nabil, Darwish Naif et Ghanem Hanadi, Vapor-liquid equilibrium of MTBE-methanol, MTBE-methanol-calcium chloride and MTBE-methanol-lithium chloride mixtures, Chemical Engineering & Technology, 2002, vol. 25, n° 7, p. 729-733..
Utilisation Le MTBE est presque exclusivement utilisé comme élément combustible dans des moteurs à essence. Il fait partie d'un groupe de composés chimiques communément appelées composés oxygénés, car ils augmentent la teneur en oxygène de l'essence.
Comme agent anti-cliquetis Il a été utilisé dans l'essence à de faibles niveaux depuis 1979 pour remplacer le plomb tétraéthyle et augmenter son indice d'octane en aidant à prévenir le cliquetis. L'oxygène du MTBE aide l'essence à brûler plus complètement, réduisait les émissions d'échappement des véhicules à moteur d'avant 1984, dilue ou déplace des composants de l'essence comme les composés aromatiques (benzène) et le soufre, et optimise l'oxydation pendant la combustion. La plupart des raffineurs ont adopté le MTBE de préférence à d'autres composés oxygénés, principalement pour ses caractéristiques de mélange et pour des raisons économiques.
Depuis 1992, le MTBE a été utilisé à des concentrations plus élevées dans certaines essences pour remplir des exigences d'oxygénation fixées par le Congrès américain dans les amendements du « Clean Air Act ».
Comme solvant Comme solvant, le MTBE possède un net avantage sur la plupart des éthers . Ouvrir des bouteilles d'éther diéthylique ou de THF peut conduire à des niveaux dangereux de ces peroxydes en un mois, tandis que le MTBE reste généralement sans danger pendant des années (mais il doit tout de même être testé périodiquement). Pour cette raison, ainsi que grâce à son point d'ébullition élevé, il est largement utilisé comme solvant dans l'industrie, où les préoccupations et règlements de sécurité rendent le travail avec de l'éther éthylique, du THF ou d'autres éthers, beaucoup plus difficile et coûteux. Toutefois, malgré la popularité de MTBE dans les milieux industriels, il est rarement utilisé comme solvant en recherche académique. Les volumes en laboratoire sont beaucoup plus petits, ce qui entraîne moins de risques avec les autres éthers et, en plus, l'utilisation du MTBE comme solvant est très rare dans la littérature des protocoles de synthèse.
Comme réactif chimique Étant un éther, le MTBE est une base de Lewis. Mais contrairement à d'autres éthers comme l'éther diéthylique ou le THF, il ne coordonne pas assez bien le magnésium pour être utilisé pour la formation de réactifs de Grignard. Le radical tert-butyle est facilement clivé dans des conditions fortement acides (formation d'un carbocation modérément stable), en particulier s'il est chauffé (de l'isobutène s'échappe), ce qui peut limiter l'utilisation du MTBE comme solvant.
Polluant persistant et omniprésent dans l'environnement Autour de ses points d'émissions et à distance, le MTBE est surtout retrouvé (à faibles concentrations) dans l'air qu'il contamine potentiellement à presque toutes les phases de production des carburants pétroliers qui en contiennent : il est présent dans les fumées ou vapeurs des cheminées de raffineries, dans le dégazage des réservoirs de stockage (souterrains notamment), dans les hydrocarbures fuyant hors des circuits ou pipelines, dans l'air pollué par les stations-service et les véhicules et, bien moindrement, il est aussi émis par les petits moteurs à essence des tondeuses à gazon, bateaux de plaisance, petits avions
Via l'air, le MTBE, très soluble dans l'eau contamine aussi les eaux météoriques (pluies, brumes, rosées…) et puis les eaux de surface. Via la pluie et plus encore le ruissellement ou la percolation à partir de sols pollués, on le retrouve aussi dans les eaux souterraines, et de là dans l'eau potable distribuée au robinet.
On sait au moins depuis 1994 via l'EPAEnvironmental Protection Agency (1994) Chemical Summary for Methyl-tert-Butyl Ether (EPA-749/F-94-017a), Washington DC, Office of Pollution Prevention and Toxics que cette large contamination environnementale fait qu'on le retrouve dans la chaine alimentaire (réseau trophique) et les tissus animaux (humains y compris) et ce fait sera confirmé par divers rapports au Canada en 1995Environment Canada (1995) National Pollutant Release Inventory Summary Report 1994—Canadian Environmental Protection Act, Hull, Québec, Minister of Supply and Services Canada, par l'EPA à nouveau en 1996Environmental Protection Agency (1996) Drinking Water Regulations and Health Advisories (EPA 822-B-96-002), Washington DC, Office of Water ; par le Health Effects Institute en 1996Health Effects Institute (1996) The Potential Health Effects of Oxygenates Added to Gasoline. A Review of the Current Literature. A Special Report of the Institute’s Oxygenates Evaluation Committees, Cambridge, MA ; le National Research Council en 1996National Research Council (1996) Toxicological and Performance Aspects of Oxygenated Motor Vehicle Fuels, Washington DC, National Academy Press ; le National Science and Technology Council en 1996National Science and Technology Council (1996) Interagency Assessment of Potential Health Risks Associated with Oxygenated Gasoline, Washington DC, Executive Office of the President of the United States le National Science and Technology Council en 1997National Science and Technology Council (1997) Interagency Assessment of Oxygenated Fuels, Washington DC, Executive Office of the President of the United States, la National Library of Medicine en 1998National Library of Medicine (1998) Toxic Chemical Release Inventory 1994 (TRI94), Bethesda, MD et divers scientifiques, toxicologues notamment, tels que Zogorski et al. qui en retrouvent de grandes quantités dans les bassins d'orage autoroutiers dans les années 1990. ; Brown en 1997. ; Squillace et al. en 1998.. L'OMS, dans le cadre du Programme international sur la sécurité des substances chimiques s'en inquiète au moins à partir de 1998WHO/OMS (1998) Methyl tertiary-Butyl Ether (Environmental Health Criteria 206), Geneva, International Programme on Chemical Safety.
Le degré d'exposition de l'être humain au méthyl tert-butyl éther dans les années 1990 a été évalué par des études de risques qui ont modélisé plusieurs voies d'exposition.Agency for Toxic Substances and Disease Registry (1996) Toxicological Profile for Methyl tert-Butyl Ether, Atlanta, GA..
En 1995, alors qu'aucun seuil maximal de contamination du MTBE dans l'eau potable n'a été établi par l'EPA, des niveaux élevés et inattendus de MTBE ont été découverts dans les forages/puits d'eau de distribution de Santa Monica, en Californie par l'US Geological SurveyDétections du USGS.. Puis des milliers de forages partout dans le pays se sont avérés contaminés. Le MTBE n'était alors pas classé comme dangereux pour l'environnement, mais il donne un goût désagréable à l'eau à des concentrations extrêmement faibles (dès quelques ppb). Les contaminations sont attribuées en partie à l'absence de réglementations efficaces pour les réservoirs de stockage souterrain, mais les déversements de trop-pleins sont aussi en cause.
De tous les ingrédients de l'essence sans plomb, le MTBE est le plus soluble dans l'eau ; une fois dissout dans les eaux souterraines, le panache de contamination entraîne d'autres composants tels que le benzène et le toluène, qui pointent clairement l'essence comme source de contamination. Mais sa plus grande solubilité dans l'eau fait que le MTBE se déplace plus rapidement que les autres composants des carburants. L'« Energy Policy Act » de 2005 réduit l'exigence fédérale américaine pour la teneur en oxygène dans l'essence reformuléeUS EPA..
À partir de 1999, en Californie et en d'autres endroits, le MTBE tend à être progressivement éliminé pour ces raisonsCalifornia Air Resources Board, 2004., posant moins de problème de nouvelles contaminations de nappes, mais encore détectable au goût, car persistant.
Les taux de MTBE utilisés dans l'essence dans l'Union européenne (généralement 1,0-1,6 %) et autorisés (maximum 5 %) sont inférieurs à ceux de CalifornieCommission européenne, MTBE et exigences pour la construction de cuves de stockage souterrain et l'exploitation dans les États membres..