Catalysts based on Co-Mg-Al, which were used for the total oxidation of toluene, were synthesized by using the hydrotalcite pathway. The calcination allowed us to obtain various mixed oxide types (i.e. Co₃O₄, Co₂AlO₄ or CoAl₂O₄), presenting mesopores of about 8nm and high specific surface areas. The solids were tested for the total oxidation of toluene and showed a total selectivity in CO₂ and H₂O for 100% of toluene conversion. However, studies using diffuse reflectance infrared “operando” and GC-MS allowed us to identify intermediary by-products stemming from the catalytic oxidation of toluene: benzene and small quantities of benzaldehyde, styrene and acetophenone. In order to contribute to the improvement of the current scientific knowledge on volatile organic compound (VOC) toxicity in humans, the lung toxicity of toluene, benzene or their association was determined by using a human epithelial lung cell model (i.e. L132 cell line). VOC cytotoxicity was studied with three complementary methods: the enzymatic activity of extracellular lactate dehydrogenase (LDH), the enzymatic activity of mitochondrial dehydrogenase (mDH), and the incorporation of 5-Bromodesoxyuridine (5-BrdU). Taken together, these results showed the occurrence of adverse effects, notably reported by significant increases in LDH activity in cell culture supernatants, 24hours after L132 cell exposure not only to toluene alone or benzene alone, but also to their association. This original approach allowed us to integrate some toxicological parameters to help the choice of new-dedicated catalysts for the oxidative conversion of VOC.

Des catalyseurs à base de Co-Mg-Al destinés à l’oxydation totale du toluène ont été synthétisés en utilisant la voie hydrotalcite. La calcination à 500°C a permis d’obtenir différents oxydes mixtes de type spinelles Co₃O₄, Co₂AlO₄ ou CoAl₂O₄ présentant des mésopores d’environ 8nm et de grandes surfaces spécifiques. Les solides ont été testés dans l’oxydation totale du toluène et ont montré une sélectivité totale en CO₂ et H₂O pour 100 % de conversion en toluène. Mais, des études par infrarouge en réflexion diffuse « operando » et par CPG-SM ont permis d’identifier les produits intermédiaires issus de l’oxydation catalytique du toluène : benzène et faibles quantités de benzaldéhyde, de styrène et d’acétophénone. Afin de mieux évaluer la toxicité de ces composés organiques volatils (COV) et de leurs sous-produits sur l’homme, la toxicité pulmonaire du toluène et du benzène a été étudiée non seulement pour les deux composés seuls mais aussi pour leur association, afin d’observer leur éventuelle interaction. Un modèle de cellules embryonnaires isolées à partir d’épithélium pulmonaire humain (lignée L132) a été exposé pendant six à 72heures à des concentrations croissantes de toluène, de benzène ou de leur association. La cytotoxicité du (ou des) COV a été déterminée par trois méthodes complémentaires : l’activité enzymatique de la lactate déshydrogénase (LDH) extracellulaire, l’activité enzymatique de la déshydrogénase mitochondriale (DHm), et l’incorporation de la 5-Bromo-désoxyuridine (5-BrdU). Nos résultats ont suggéré des effets cytotoxiques, dès 24 heures, relativement faibles suite à l’exposition des cellules à chacun des COV, mais plus marqués suite à l’exposition à leur association. Cette approche originale permet l’intégration des paramètres de toxicité dans le choix de nouveaux catalyseurs dédiés à la conversion catalytique de COV.