Un antigel est un additif qui abaisse le point de congélation d’un liquide à base d’eau. Un mélange antigel permet d’abaisser le point de congélation pour les environnements froids et permet également d’élever le point d’ébullition pour permettre une température plus élevée du liquide de refroidissement. Les points de congélation et d’ébullition sont des propriétés colligatives d’une solution, qui dépendent de la concentration de la substance dissoute. L’eau ayant de bonnes propriétés en tant que liquide de refroidissement, l’eau plus l’antigel sont utilisés dans les moteurs à combustion interne et d’autres applications de transfert de chaleur. Le but de l’antigel est d’éviter qu’une enceinte rigide n’éclate sous l’effet de l’expansion lorsque l’eau gèle. Dans le commerce, tant l’additif (concentré pur) que le mélange (solution diluée) sont appelés antigel, selon le contexte. Une sélection minutieuse de l’antigel peut permettre une large plage de température dans laquelle le mélange reste en phase liquide, ce qui est essentiel pour un transfert de chaleur efficace et le bon fonctionnement des échangeurs de chaleur.
Les solutions d’éthylène glycol sont devenues disponibles en 1926 et ont été commercialisées comme » antigel permanent « , car les points d’ébullition plus élevés offraient des avantages pour une utilisation en été comme par temps froid. Elles sont utilisées aujourd’hui pour diverses applications, y compris les automobiles, mais sont progressivement remplacées par le propylène glycol en raison de sa plus faible toxicité.
Lorsque l’éthylène glycol est utilisé dans un système, il peut s’oxyder en cinq acides organiques (acide formique, oxalique, glycolique, glyoxalique et acétique). Il existe des mélanges antigel à base d’éthylène glycol inhibé, avec des additifs qui tamponnent le pH et l’alcalinité de réserve de la solution pour empêcher l’oxydation de l’éthylène glycol et la formation de ces acides. Les nitrites, les silicates, la théodine, les borates et les azoles peuvent également être utilisés pour prévenir les attaques corrosives sur le métal.
L’éthylène glycol est toxique pour les humains et les autres animaux, et doit être manipulé avec précaution et éliminé correctement. Son goût sucré peut conduire à une ingestion accidentelle ou permettre son utilisation délibérée comme arme de crime. L’éthylène glycol est difficile à détecter dans l’organisme et provoque des symptômes – notamment une intoxication, une diarrhée sévère et des vomissements – qui peuvent être confondus avec d’autres maladies. Son métabolisme produit de l’oxalate de calcium, qui se cristallise dans le cerveau, le cœur, les poumons et les reins, les endommageant ; selon le niveau d’exposition, l’accumulation du poison dans le corps peut durer des semaines ou des mois avant de causer la mort, mais la mort par insuffisance rénale aiguë peut survenir dans les 72 heures si la personne ne reçoit pas un traitement médical approprié pour l’empoisonnement. Certains mélanges antigel à base d’éthylène glycol contiennent un agent amer, comme le dénatonium, pour décourager la consommation accidentelle ou délibérée.
Le mécanisme toxique de l’empoisonnement à l’éthylène glycol est principalement dû aux métabolites de l’éthylène glycol. Initialement, il est métabolisé par l’alcool déshydrogénase en glycolaldéhyde, qui est ensuite oxydé en acide glycolique. L’augmentation des métabolites peut provoquer une encéphalopathie ou un œdème cérébral. Les effets métaboliques se produisent 12 à 36 heures après l’ingestion, provoquant principalement une acidose métabolique qui est due essentiellement à l’acide glycolique accumulé. De plus, comme effet secondaire des deux premières étapes du métabolisme, une augmentation de la concentration sanguine d’acide lactique se produit, contribuant à l’acidose lactique. La formation de métabolites acides entraîne également l’inhibition d’autres voies métaboliques, comme la phosphorylation oxydative.
La toxicité rénale de l’éthylène glycol survient 24 à 72 heures après l’ingestion et est causée par un effet cytotoxique direct de l’acide glycolique. L’acide glycolique est ensuite métabolisé en acide glyoxylique et enfin en acide oxalique. L’acide oxalique se lie au calcium pour former des cristaux d’oxalate de calcium qui peuvent se déposer et causer des dommages dans de nombreuses parties du corps, notamment le cerveau, le cœur, les reins et les poumons. L’effet le plus important est l’accumulation de cristaux d’oxalate de calcium dans les reins, qui provoque des lésions rénales conduisant à une insuffisance rénale aiguë oligurique ou anurique. L’étape limitant la vitesse de cette cascade est la conversion de l’acide glycolique en acide glyoxylique. L’accumulation d’acide glycolique dans l’organisme est principalement responsable de la toxicité.