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LIENS RAPIDES
Le butylhydroxytoluène (BHT) est un antioxydant industriel blanc cristallin ou en poudre cristalline, dont la consommation mondiale annuelle atteint plusieurs centaines de milliers de tonnes.
Introduction : Découvrez le monde des antioxydants
Dans la société industrielle moderne, il existe une substance chimique presque omniprésente. On la retrouve dans vos flocons d’avoine du petit-déjeuner, dans vos cosmétiques quotidiens et même dans l’huile moteur des automobiles. Cette substance est le butylhydroxytoluène, abrégé BHT.
Le BHT est sans doute l’un des produits chimiques les plus importants que vous n’ayez jamais entendu nommer. Il est largement utilisé dans l’alimentaire, l’industrie, les cosmétiques et les produits pharmaceutiques, sa consommation mondiale annuelle atteignant plusieurs centaines de milliers de tonnes. Toutefois, les controverses entourant le BHT n’ont jamais cessé. Certains le considèrent comme un « gardien » prolongeant la durée de conservation, tandis que d’autres s’inquiètent de ses risques potentiels pour la santé.
Cet article propose une analyse approfondie du BHT, couvrant son historique de découverte, ses principes chimiques, ses scénarios d’application, les débats sur sa sécurité et les tendances évolutives des alternatives, afin de dresser un portrait objectif et équilibré du BHT.
I. Découverte et évolution : une épopée industrielle de soixante-dix ans
1.1 Origines : du laboratoire à la production à l’échelle industrielle
La production industrielle du BHT a débuté dans les années 1940. Selon les archives historiques, le brevet du BHT a été délivré en 1947. En 1954, il a ensuite obtenu l’approbation de la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour une utilisation officielle comme additif alimentaire.
Du point de vue de l’histoire de la chimie, l’apparition du BHT résultait directement des percées réalisées dans la recherche en chimie organique durant la première moitié du XXe siècle. Les chimistes ont mené des recherches approfondies sur la réaction d’alkylation entre le p-crésol et l’isobutylène, aboutissant finalement à un procédé de synthèse efficace du BHT.
1.2 Trois étapes de l’industrialisation
Phase 1 (années 1940‑1950) : Agent protecteur pour l’industrie du caoutchouc Le BHT était initialement utilisé principalement dans l’industrie du caoutchouc. Les caoutchoucs naturels et synthétiques sont sujets à une dégradation oxydative durant leur fabrication, leur stockage et leur utilisation, ce qui entraîne une détérioration de leurs performances. En tant qu’agent phénolique anti‑vieillissement efficace, le BHT inhibe efficacement le vieillissement oxydatif des produits en caoutchouc et prolonge leur durée de service. Durant cette période, le BHT a consolidé sa position solide en tant qu’antioxydant industriel.
Phase 2 (années 1950‑1970) : Pénétration généralisée dans l’industrie alimentaire Après l’autorisation d’utilisation du BHT dans les aliments par la FDA en 1954, son champ d’application s’est considérablement élargi. Il a été largement adopté dans les huiles et graisses, les matériaux d’emballage alimentaire, les bases de gommes à mâcher et d’autres secteurs. Selon les statistiques, la production annuelle américaine de BHT a atteint 19,81 millions de livres en 1976, dont environ 8,86 millions de livres ont été utilisées dans des applications alimentaires.
Phase 3 (années 1980 à aujourd’hui) : Diversification parallèle à la normalisation réglementaire Depuis les années 1980, la prise de conscience croissante des consommateurs en matière de santé et l’amélioration des politiques réglementaires à l’échelle mondiale ont soumis l’industrie des BHT à un examen plus strict. Parallèlement, l’innovation technologique a orienté les produits BHT vers une pureté accrue et des formulations spécialisées.
1.3 Trajectoire de développement sur le marché chinois
En Chine, le développement des BHT est étroitement lié à la poussée d’industrialisation du pays après la réforme et l’ouverture. À l’heure actuelle, la Chine est le plus grand producteur et consommateur mondial de BHT, représentant plus de 50 % de la production mondiale en 2019. Le marché intérieur propose des produits issus de fabricants locaux ainsi que des marques importées d’Allemagne, d’Espagne, des États-Unis et d’autres pays.
II. Fondements chimiques : structure moléculaire et mécanisme antioxydant
2.1 Propriétés physicochimiques de base
Le BHT, dont le nom chimique est le 2,6-di-tert-butyl-4-méthylphénol, a pour formule moléculaire C₁₅H₂₄O et une masse moléculaire de 220,36. Sa structure fondamentale est constituée d’un cycle benzénique portant deux groupes tert-butyle, un groupe hydroxyle et un groupe méthyle.
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Propriétés physiques
Sa lipophilie particulière permet au BHT de se disperser uniformément dans les huiles et les matières grasses, assurant ainsi des performances antioxydantes optimales.
2.2 Mécanisme antioxydant succinct
Mécanisme antioxydant du BHT : le groupe hydroxyle phénolique cède un atome d’hydrogène aux radicaux peroxydes (ROO·) afin de former des radicaux phénoloxyles stables, interrompant ainsi les réactions en chaîne radicalaires.
L’oxydation rance des substances contenant des matières grasses se produit par des réactions en chaîne radicalaires. Déclenchée par la lumière, la chaleur et d’autres facteurs, elle conduit les acides gras insaturés à générer des radicaux libres, qui réagissent avec l’oxygène pour former des radicaux peroxyles (ROO·). Ces radicaux peroxyles attaquent ensuite d’autres molécules d’acides gras, déclenchant ainsi un cycle vicieux auto-entretenu.
Le caractère ingénieux du BHT réside dans le groupe hydroxyle phénolique (‑OH) de sa molécule, qui cède activement des atomes d’hydrogène afin de transformer des radicaux libres réactifs en produits stables. Le BHT lui-même se convertit alors en radicaux phénolyles très stables. Cette stabilité provient de l’encombrement stérique et des effets électroniques exercés par les deux groupes tert-butyle volumineux fixés sur le cycle benzénique : ils protègent les radicaux phénolyles contre toute attaque ultérieure et réduisent l’énergie de dissociation de la liaison du groupe hydroxyle phénolique, facilitant ainsi le relâchement d’atomes d’hydrogène.
En résumé, le BHT sacrifie un atome d’hydrogène pour interrompre une réaction en chaîne de radicaux libres. Cette interruption peu coûteuse des réactions en chaîne d’oxydation en fait l’un des antioxydants phénoliques les plus efficaces.
III. Paysage des applications : une présence omniprésente
Le champ d’application du BHT dépasse les attentes de la plupart des gens. Allant des biens de consommation courants aux industries haut de gamme, de la conservation des aliments aux matériaux aérospatiaux, le BHT imprègne la société industrielle moderne grâce à son efficacité élevée, sa stabilité et ses performances antioxydantes économiques.
3.2 Industrie alimentaire : préserver la saveur et la durée de conservation
Dans le secteur alimentaire, le BHT est l’un des antioxydants solubles dans l’huile les plus couramment utilisés. Ses fonctions principales sont les suivantes :
Principales catégories alimentaires d’application ‑ Huiles comestibles (huile de soja, huile de palme, etc.) ‑ Aliments frits (chips de pomme de terre, poulet frit, etc.) ‑ Produits de boulangerie et de pâtisserie (biscuits, gâteaux, etc.) ‑ Nouilles instantanées, collations gonflées ‑ Produits à base de viande salée ou fumée ‑ Chewing-gum et confiseries à base de gomme
NORME CHINOISE selon la norme GB 2760‑2014 Norme nationale de sécurité sanitaire des aliments – Normes relatives à l’usage des additifs alimentaires le taux maximal autorisé de BHT (additif alimentaire E321) dans les aliments mentionnés ci‑dessus est de 0,4 g/kg.
Cas pratique industriel sur les lignes de production à grande échelle de nouilles instantanées, les galettes de nouilles frites à haute température contiennent une forte concentration de produits actifs issus de l’oxydation lipidique. En l’absence d’antioxydants, des odeurs rances caractéristiques apparaissent nettement en deux semaines sous stockage ambiant. Avec l’ajout de 0,02 % de BHT, la durée de conservation s’étend à 6 à 12 mois, avec une modification minimale de la saveur. De même, pour les collations gonflées telles que les chips de pomme de terre, le BHT est souvent associé au BHA (hydroxyanisole butylé) selon un rapport typique BHA:BHT de 2:1. Ces effets synergiques améliorent les performances antioxydantes de plus de 40 %.
3.2 Cosmétiques et soins personnels : Protection de la qualité des produits
Dans les cosmétiques, le BHT agit principalement comme antioxydant et stabilisant, remplissant des fonctions irremplaçables : ‑ Protéger les ingrédients à base d’huile : les huiles végétales, les huiles minérales et autres composants lipidiques des cosmétiques sont particulièrement sujets à la rancidité oxydative ; le BHT ralentit ce phénomène afin de garantir la stabilité et la sécurité du produit. ‑ Préserver la qualité sensorielle : empêcher la décoloration, les odeurs désagréables et la séparation de phases induites par l’oxydation. ‑ Prolonger la durée de conservation : assurer une protection continue contre l’oxydation après ouverture du produit.
Types de produits courants ‑ Produits de soins cutanés (crèmes, laits) ‑ Produits cosmétiques colorés (rouges à lèvres, fards à paupières) ‑ Produits capillaires (huiles pour cheveux, shampoings) ‑ Parfums et fragrances ‑ Produits pour bébés
Rôle dans la formulation : Dans les formulations cosmétiques, la teneur typique en BHT varie de 0,01 % à 0,5 %. Il est fréquemment associé à d’autres antioxydants, tels que la vitamine E et le palmitate d’ascorbyle. À noter que le moment d’ajout du BHT est déterminant : il est généralement incorporé pendant l’étape d’émulsification afin d’assurer une répartition homogène dans la phase huileuse. Pour les produits riches en huiles végétales insaturées (p. ex. huile d’argousier, huile de graines de chanvre), le BHT constitue une mesure de sécurité quasi indispensable.
Limites réglementaires européennes applicables au BHT dans les produits cosmétiques : ‑ Bain de bouche : ≤ 0,001 % ‑ Dentifrice : ≤ 0,1 % ‑ Autres produits rincés et non rincés : ≤ 0,8 %
3.3 Industrie du caoutchouc et des polymères : pilier de la protection contre le vieillissement
Le secteur du caoutchouc et des polymères représente le marché le plus ancien et le plus stable pour le BHT.
Anti‑vieillissement pour caoutchouc
Pendant le traitement, le stockage et l’utilisation, les produits en caoutchouc sont inévitablement exposés à la chaleur, à l’oxygène, à la lumière et aux contraintes mécaniques, ce qui entraîne un vieillissement thermo-oxydatif. Ce processus constitue également une réaction en chaîne radicalaire : les chaînes moléculaires de caoutchouc se rompent pour générer des radicaux libres, qui réagissent avec l’oxygène et provoquent une dégradation ou une réticulation supplémentaire des chaînes. À l’échelle macroscopique, les produits deviennent durs, cassants, fissurés ou collants.
En tant qu’agent anti-vieillissement phénolique efficace, le BHT offre de bonnes propriétés protectrices pour les types de caoutchouc suivants : ‑ Caoutchouc naturel (NR) ‑ Caoutchouc styrène-butadiène (SBR) ‑ Caoutchouc nitrile-butadiène (NBR) ‑ Caoutchouc éthylène-propylène-diène (EPDM) ‑ Caoutchouc polyuréthane (PU)
Dans l’industrie du pneu, le BHT est souvent associé à d’autres agents anti‑vieillissement (p. ex. les antioxydants de type amine RD et MB) afin de constituer des systèmes de protection synergiques. Dans un pneu standard pour voiture particulière, les antioxydants à base de BHT représentent environ 0,1 à 0,5 % de la masse de caoutchouc. Malgré cette faible teneur, la durée de stockage est prolongée de 2 à 3 fois, ralentissant ainsi la fissuration de la bande de roulement et le vieillissement des flancs en service.
Stabilisation des plastiques
Le BHT joue également un rôle essentiel dans les plastiques. Lors du traitement, les polymères subissent un cisaillement à haute température, générant une grande quantité de radicaux libres qui déclenchent la rupture des chaînes moléculaires (dégradation) ou des réticulations anormales, altérant ainsi les propriétés mécaniques et l’apparence. Le BHT est largement utilisé dans les plastiques suivants :
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Plastique |
Fonction du BHT |
Dosage typique |
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Polyéthylène (PE) |
Résister au vieillissement thermo‑oxydatif pendant le traitement et en service |
0,01 à 0,05 % |
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Polypropylène (PP) |
Inhiber la dégradation liée au traitement et le vieillissement photo‑thermique synergique |
0,05 à 0,1 % |
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Polystyrène (PS) |
Préviennent le jaunissement et l'embrittlement |
0,02 à 0,05 % |
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Résine ABS |
Protéger la phase de butadiène contre l’oxydation |
0,05 à 0,1 % |
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Chlorure de Polyvinyle (PVC) |
Stabilisation thermique auxiliaire |
0,01‑0,03 % |
Dans la transformation des matières plastiques, le BHT est couramment associé à des antioxydants secondaires de type phosphite pour former le système classique « antioxydant primaire + antioxydant secondaire ». Les antioxydants primaires, tels que le BHT, piègent les radicaux libres, tandis que les antioxydants secondaires décomposent les hydroperoxydes. Leur action conjointe assure une protection complète des polymères.
3.4 Industrie pétrolière et des lubrifiants : héros méconnu de la durabilité des équipements
Il s’agit d’un domaine d’application moins connu, mais essentiel. Le BHT donne ses meilleures performances en dessous de 100 °C, ce qui correspond à la plage de température de fonctionnement de la plupart des lubrifiants industriels.
Antioxydation des lubrifiants : Les lubrifiants utilisés dans les équipements industriels (turbines à vapeur, systèmes hydrauliques, boîtes de vitesses) s’oxydent en conditions de température élevée prolongée et sous catalyse métallique, produisant des substances acides et des boues responsables de la corrosion et de l’usure des composants. Le BHT atténue ces transformations et prolonge la durée de vie utile des lubrifiants. Applications typiques : ‑ Huiles pour turbines : l’ajout de 0,3 à 0,6 % de BHT aux lubrifiants pour turbines à vapeur et à gaz multiplie par 3 à 5 la durée de vie de l’huile. ‑ Huiles pour transformateurs : le BHT améliore la stabilité à l’oxydation des huiles isolantes électriques, ralentit la formation de boues et préserve les performances d’isolation. ‑ Huiles hydrauliques : empêchent la dérive de viscosité et la corrosion causées par l’oxydation de l’huile dans les systèmes hydrauliques à haute pression. ‑ Huiles caloporteurs : suppriment la dégradation thermique sous conditions cycliques de haute température. ‑ Liquides de frein : maintiennent la stabilité chimique à des températures élevées.
Produits pétroliers paraffiniques et spécialisés : La paraffine a tendance à s’oxyder au cours du stockage, ce qui provoque un jaunissement et des odeurs désagréables. L’ajout de 0,01 à 0,05 % de BHT préserve la blancheur et la qualité olfactive. Le BHT est utilisé de façon similaire dans la vaseline et l’huile minérale blanche.
Additifs pour carburant : Dans certains carburants aéronautiques et essences, le BHT agit comme inhibiteur de gomme, supprimant la formation de sédiments oxydatifs pendant le stockage et le transport, et maintenant les systèmes d’alimentation en carburant propres.
3.5 Secteur pharmaceutique et des produits pour la santé
Bien que la dose soit faible, le BHT est indispensable dans les produits pharmaceutiques : ‑ Stabilisateur de formulations pharmaceutiques : Pour les préparations topiques à base de lipides, telles que les onguents, les suppositoires et les crèmes, le BHT empêche la rancidité oxydative des bases et préserve l’efficacité et la sécurité. Dose usuelle : 0,01 à 0,1 %. ‑ Protection des gélules molles : Les gélules molles contiennent du glycérol et de l’humidité, et sont donc sensibles à la dégradation oxydative. Le BHT améliore la stabilité des gélules et protège les principes actifs encapsulés. ‑ Protection des formulations vitaminées : Les vitamines liposolubles (A, D, E, K) se dégradent facilement au cours du stockage ; le BHT agit comme un antioxydant protecteur pour ces nutriments. ‑ Applications vétérinaires : Le BHT est couramment utilisé dans les aliments pour animaux afin de protéger les matières grasses et les vitamines contre la détérioration oxydative pendant le stockage en entrepôt. La FDA américaine autorise jusqu’à 0,02 % de BHT en poids dans les aliments pour animaux.
3.6 Matériaux d’emballage alimentaire : un protecteur invisible par contact indirect
Il s’agit d’une application facile à négliger, mais très importante.
‑ Films d’emballage plastique : Le BHT est incorporé dans les films d’emballage alimentaire en PE et en PP. Il stabilise le polymère lui-même contre la dégradation oxydative et peut migrer lentement vers les surfaces des aliments afin d’offrir une protection antioxydante supplémentaire, notamment pour les aliments gras tels que le fromage et le beurre.
‑ Revêtements papetiers : Les revêtements cireux ou plastiques appliqués sur les papiers en contact avec les aliments contiennent du BHT afin d’empêcher la migration vers les aliments d’arômes indésirables dus à l’oxydation.
‑ Jointures de bouchons et composants d’étanchéité : L’ajout de BHT aux jointures d’étanchéité en caoutchouc ou en plastique retarde la défaillance des joints liée au vieillissement ainsi que la formation d’odeurs.
La migration du BHT depuis les emballages vers les aliments a fait l’objet d’études approfondies. Les autorités réglementaires du monde entier imposent des limites strictes de migration afin de garantir que l’exposition reste dans des limites sûres.
3.7 Autres utilisations industrielles
En dehors des principaux secteurs, le BHT est utilisé dans de nombreux contextes industriels :
‑ Encres et revêtements : Prévenir la réticulation oxydative des liants, qui modifierait la viscosité et les performances de séchage des encres ; inhiber la gélification des résines dans les revêtements.
‑ Adhésifs : Préserver les performances d’adhésion des colles thermofusibles et des colles sensibles à la pression face à la dégradation oxydative pendant le stockage.
‑ Industrie électronique : Ajouté aux flux de soudure pour cartes de circuits imprimés (PCB) afin de protéger les composants sensibles contre l’oxydation lors de la soudure à haute température.
‑ Industrie textile : Améliorer la stabilité thermique des fibres synthétiques (nylon, polyester) pendant les étapes de filage et de tissage.
‑ Industrie des pesticides : Stabiliser les ingrédients actifs de certaines formulations de pesticides contre l’oxydation survenant pendant le stockage.
3.8 Synthèse du paysage des applications
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Domaine d'application |
Fonction principale |
Dosage typique |
Principaux produits / scénarios |
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Industrie alimentaire |
Retardation de la rancidité lipidique |
0,01‑0,04 % |
Huiles comestibles, aliments frits, produits de boulangerie et de pâtisserie |
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Cosmétiques |
Antioxydation et stabilisation |
0,01‑0,8 % |
Crèmes, rouges à lèvres, parfums |
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Industrie du caoutchouc |
Agent anti-âge |
0,1‑0,5 % |
Pneus, tuyaux en caoutchouc, pièces d’étanchéité |
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Industrie du plastique |
Stabilisateur en cours de traitement |
0,01‑0,1 % |
PE, PP, PS, ABS |
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Lubrifiants |
Antioxydation |
0,3‑0,6 % |
Huiles pour turbines, huiles pour transformateurs, huiles hydrauliques |
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Médicaments |
Stabilisation des formulations |
0,01‑0,1 % |
Pommades, gélules molles, vitamines |
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Matériaux d'emballage |
Protection indirecte |
0,02‑0,1 % |
Films en contact avec les aliments, revêtements pour papier |
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Industrie des aliments pour animaux |
Préservation des nutriments |
≤ 0,02 % |
Aliments pour bétail et aquaculture |
Comme illustré ci-dessus, le BHT trouve des applications dans presque tous les secteurs industriels nécessitant une résistance à l’oxydation des matières organiques. Son avantage économique (beaucoup moins coûteux que les antioxydants naturels), son efficacité élevée et son historique industriel de plusieurs décennies font qu’il restera un antioxydant clé pour un avenir prévisible.
IV. Aperçu succinct des controverses liées à la sécurité
Malgré son adoption généralisée, les débats sur sa sécurité persistent.
Les positions réglementaires mondiales divergent nettement. La FDA américaine classe le BHT comme GRAS (« généralement reconnu comme sûr »). La Chine et l’UE autorisent son utilisation à doses limitées, avec des IAJ respectives de 0,3 mg/kg pc/jour et de 0,25 mg/kg pc/jour. Le Japon et l’Australie, en revanche, interdisent l’emploi du BHT dans les aliments.
Les partisans soulignent sa faible toxicité aiguë (DL₅₀ orale chez le rat = 890 mg/kg), ses voies métaboliques bien caractérisées et l’absence de preuves concluantes de nocivité pour la santé humaine depuis son approbation en 1954. Des études initiales menées par le National Cancer Institute (NCI) des États-Unis ont conclu que le BHT n’est pas cancérigène chez les rongeurs.
Les opposants mettent en avant des études animales révélant une induction des enzymes hépatiques et des effets potentiels de perturbation endocrinienne à fortes doses. Une étude allemande de biomonitoring humain menée sur quinze ans a détecté des métabolites du BHT dans plus de 88 % des échantillons d’urine, avec des niveaux d’exposition significativement plus élevés chez les enfants que chez les adultes. En 2021, le SCCS de l’UE a conclu que le BHT ne posait aucun risque pour la sécurité des produits cosmétiques dans les limites actuelles, tout en soulevant des réserves concernant son potentiel de perturbation endocrinienne.
Parallèlement, le mouvement « clean label » incite les consommateurs et les fabricants à privilégier des alternatives naturelles, exerçant ainsi une pression structurelle sur le marché vis-à-vis du BHT.
V. Tendances relatives aux antioxydants alternatifs
Les antioxydants naturels gagnent une part croissante du marché : leur part de marché mondiale a atteint environ 38 % en 2025 et devrait dépasser 50 % d’ici 2030. Les principales alternatives comprennent la vitamine E (efficacité comparable et sécurité perçue plus élevée), l’extrait de romarin (résistance aux hautes températures), les polyphénols du thé et les antioxydants extraits de feuilles de bambou.
Néanmoins, les alternatives naturelles font face à des contraintes telles que le coût (généralement 5 à 20 fois plus élevé que celui du BHT), la stabilité thermique et la capacité de production. Les atouts du BHT dans les applications industrielles liées au caoutchouc, aux plastiques et aux lubrifiants ne peuvent pas être aisément remplacés à court ou à moyen terme. La trajectoire future probable privilégiera des formulations composées synergiques « naturelles + synthétiques », plutôt qu’un remplacement intégral.
Conclusion
Le BHT est un antioxydant synthétique doté d’une histoire industrielle de plus de soixante-dix ans. Il joue un rôle essentiel dans la prolongation de la durée de conservation des aliments et le maintien des performances des produits industriels. Doté d’une structure moléculaire élégante et d’un mécanisme antioxydant très efficace, il est utilisé dans presque tous les secteurs de l’industrie moderne.
Bien que les débats sur sa sécurité persistent, les principales autorités scientifiques considèrent le BHT comme sûr lorsqu’il est utilisé dans les limites réglementaires de dosage. L’essor des antioxydants naturels reflète la demande des consommateurs pour des produits plus naturels, mais ne signe pas la fin du BHT ; au contraire, il marque un nouveau point de départ pour l’ensemble de l’industrie des antioxydants, orienté vers un développement de plus haute qualité.
Rapprocher la science et la perception publique afin de permettre aux consommateurs de faire des choix éclairés constitue une position rationnelle face à de telles substances chimiques. Après tout, aucune substance n’est parfaite. Seule une application prudente, fondée sur la science, permet à la technologie de bénéficier réellement au bien-être humain.