PFAS : LES PRODUITS CHIMIQUES ÉTERNELS

Hilal Akman et Areej Qamar

Les « produits chimiques de synthèse » peuvent sembler dangereux si nous les associons à ce que nous mangeons, portons ou utilisons quotidiennement. Sans tomber dans l’obsession, il est crucial de prendre conscience que de nombreux objets autour de nous peuvent être contaminés par ce que l’on appelle les « produits chimiques éternels ».

Dans cet article

Sans tomber dans l’obsession, il est crucial de prendre conscience que de nombreux objets autour de nous peuvent être contaminés par ce que l’on appelle les « produits chimiques éternels ».
Une technique actuellement explorée est l’incinération ou la destruction des PFAS par la chaleur. Ce procédé consiste à appliquer de la chaleur aux objets contaminés par les PFAS, tels que le sol, les déchets et l’eau. L’incinération est une méthode déjà utilisée pour la destruction de nombreux autres produits chimiques.
Il est impératif de trouver rapidement une méthode pour éliminer et détruire les substances perfluoroalkylées. Ces molécules ont gravement endommagé l’environnement et affecté nos vies de multiples façons.

Les substances perfluoroalkylées (PFAS) sont des produits chimiques de synthèse extrêmement dangereux utilisés depuis les années 1940. Parmi les exemples notables de PFAS, on trouve l’acide perfluorooctanoïque (PFOA, C8HF15O2), le sel de potassium de l’acide heptadécafluorooctanesulfonique (PFOSK, CF3(CF2)7SO3K) et le GenX (HFPO-DA, C6H4F11NO3).

Bien que ces substances soient très utiles dans l’industrie chimique, leur dispersion, leur faible biodégradabilité et leur grande stabilité moléculaire ont engendré de nombreux problèmes environnementaux et sanitaires. Les molécules de PFAS sont particulièrement difficiles à éliminer, et encore moins à décomposer, et elles peuvent s’accumuler au fil du temps. C’est pourquoi elles sont appelées « produits chimiques éternels ». Leur décomposition est extrêmement difficile en raison de la solidité de la liaison carbone-fluor (C-F) présente dans ces composés, qui peut avoir une énergie de dissociation de liaison allant jusqu’à 546 kilojoules par mole (kJ/mol). L’énergie de dissociation de liaison représente l’énergie nécessaire pour rompre une liaison, et une énergie de dissociation élevée, comme celle de la liaison C-F, correspond à une liaison très stable et difficile à briser.

Applications des PFAS dans l’industrie

Pourquoi ces produits chimiques sont-ils si largement utilisés dans l’industrie chimique ? Les molécules de PFAS sont extrêmement stables et possèdent des propriétés leur permettant de repousser à la fois l’huile et l’eau. Grâce à ces caractéristiques, ces produits chimiques sont utilisés avec succès comme agents de répulsion pour une multitude de matériaux. Parmi les nombreuses applications des PFAS, on trouve les revêtements de surface, les tensioactifs et les retardateurs de flamme. En raison de leur polyvalence, ces substances toxiques se retrouvent dans des objets du quotidien tels que les vêtements, les meubles, les emballages alimentaires, les adhésifs, et bien d’autres encore.

Contamination par les PFAS

Comment sommes-nous exposés aux produits chimiques PFAS ? Outre l’exposition via les matériaux contenant des PFAS, la réponse réside principalement dans nos systèmes d’eau et notre environnement. La majorité de notre eau potable contient ces « produits chimiques éternels ». En raison de leur fabrication, utilisation et élimination inappropriées à grande échelle, ces substances peuvent pénétrer dans nos systèmes d’eau et dans l’air via divers sites. Une autre source importante de dispersion des PFAS est le ruissellement des eaux pluviales dans les eaux souterraines et le sol.

Comme ces produits chimiques se décomposent difficilement, ils peuvent persister dans nos ressources en eau pendant de nombreuses années. Il est rapporté qu’environ 110 millions de personnes pourraient avoir une eau contaminée par les PFAS à des niveaux de 2,5 parties par billion (ppt) ou plus, ce qui dépasse largement le seuil de sécurité pour l’exposition aux PFAS. Et ce n’est pas tout.

Environ 60 millions de personnes utilisent des services d’eau contenant des PFAS à des niveaux dépassant 5 ppt, et 16 millions de personnes sont desservies par des réseaux d’eau avec des niveaux compris entre 10 et 90 ppt. On estime que 242 réseaux d’eau à travers les États-Unis sont contaminés par des produits chimiques PFAS. Ces statistiques illustrent l’ampleur de la présence de ces substances nocives aux États-Unis. Il n’existe actuellement aucune réglementation fédérale limitant la concentration de ces produits chimiques dans nos eaux, ce qui constitue un problème majeur. La plupart des gens présentent des traces de ces produits chimiques dans leur circulation sanguine, indiquant ainsi une exposition généralisée à ces substances nocives.

Effets sur la santé de l’exposition aux PFAS

Une exposition accrue aux PFAS peut entraîner de nombreux problèmes de santé graves. Lorsqu’ils sont ingérés, ces produits chimiques peuvent s’accumuler dans le corps et y rester pendant de longues périodes. Les scientifiques continuent d’étudier les effets des PFAS, mais les recherches existantes indiquent que ces substances peuvent provoquer des effets sur le développement chez les nourrissons, réduire la fertilité chez les femmes, perturber les hormones et enzymes naturelles du corps, augmenter les niveaux de cholestérol, affecter le système immunitaire et accroître le risque de certains cancers. L’ampleur des effets sur la santé dépend de la durée, de la fréquence et de l’intensité de l’exposition aux PFAS. En raison de ces nombreux effets néfastes, les PFAS sont classés comme des polluants environnementaux et figurent sur la liste des contaminants candidats d’Agence américains de protection de l’environnement (EPA).

Élimination et dégradation des PFAS

Les préoccupations sanitaires liées à l’exposition aux PFAS rendent la recherche d’une solution à ce problème extrêmement urgente. De nombreuses tentatives ont été faites par le passé pour éliminer les PFAS de l’environnement. Cependant, toutes ces tentatives n’ont pas abouti au développement de méthodes respectueuses de l’environnement. Il est crucial de trouver un moyen d’éliminer les PFAS sans causer de dommages supplémentaires à l’environnement. L’objectif actuel de l’élimination des PFAS est de formuler et de mettre en œuvre un processus efficace, écologique et économique – un défi particulièrement difficile compte tenu de la grande solidité de la liaison carbone-fluor dans les molécules de PFAS.

Incinération

Une technique actuellement explorée est l’incinération ou la destruction des PFAS par la chaleur. Ce procédé consiste à appliquer de la chaleur aux objets contaminés par les PFAS, tels que le sol, les déchets et l’eau. L’incinération est une méthode déjà utilisée pour la destruction de nombreux autres produits chimiques. Cependant, bien que l’incinération puisse détruire les PFAS, de nombreux autres facteurs de risque doivent être pris en compte. Par exemple, une combustion incomplète des PFAS pourrait entraîner des problèmes liés aux produits de réaction résultants. Le processus d’incinération génère également des résidus de déchets qui doivent être correctement éliminés, ce qui nécessite une solution spécifique. De plus, l’incinération demande une quantité considérable d’énergie et de carburant. En outre, l’incinération peut entraîner des émissions de PFAS dans l’air, dont les effets n’ont pas encore été étudiés en profondeur.

Osmose inverse et nanofiltration

L’osmose inverse et la nanofiltration sont deux méthodes actuellement étudiées pour l’élimination des PFAS. Elles se sont révélées efficaces pour cette tâche. En termes simples, il s’agit d’un processus sous pression où l’eau est filtrée en passant à travers une membrane semi-perméable. Ce procédé est utile pour éliminer les PFAS des sources d’eau, et les récents progrès technologiques ont permis d’améliorer son efficacité. Ces méthodes ont déjà été utilisées pour éliminer de nombreux autres produits chimiques de l’eau. Elles sont couramment employées dans les systèmes de purification de l’eau et les applications industrielles, notamment pour le dessalement. Cependant, malgré leur utilisation répandue, certaines considérations opérationnelles doivent être prises en compte pour les systèmes d’osmose inverse et de nanofiltration. La technologie des membranes présente le défi de l’encrassement, où l’accumulation de matière issue du processus de filtration peut réduire les performances des membranes. Pour éviter cet encrassement, il est nécessaire de modifier constamment les membranes et d’ajuster en continu les conditions de fonctionnement. De plus, le remplacement des membranes génère des déchets contenant des résidus de PFAS, et le nettoyage des membranes nécessite une solution pour éliminer les agents de nettoyage utilisés. Le « courant de rejet », ou l’eau post-filtration, contient des concentrations élevées de PFAS et doit être éliminé ou traité. Par conséquent, la gestion des déchets constitue un enjeu majeur à résoudre pour utiliser efficacement l’osmose inverse et la nanofiltration pour l’élimination des PFAS.

Quelle est la suite ?

Il est impératif de trouver rapidement une méthode pour éliminer et détruire les substances perfluoroalkylées. Ces molécules ont gravement endommagé l’environnement et affecté nos vies de multiples façons. Les tentatives passées ont souvent été marquées par des inconvénients, n’étant ni rentables ni écologiques. Tant que nous n’aurons pas découvert un moyen de supprimer efficacement les PFAS de notre environnement sans causer de nouveaux dommages, ces « produits chimiques éternels » continueront de nous nuire. Alors, que pouvez-vous faire ? Heureusement, il existe des moyens de détecter ces substances nocives dans notre eau. Si vous résidez aux États-Unis, vous pouvez faire analyser votre eau pour détecter les PFAS en contactant votre État afin d’obtenir une liste de laboratoires certifiés utilisant la méthode EPA 537. Vous pouvez également consulter le site web de l’EPA pour rechercher en ligne des laboratoires certifiés pour les tests d’eau potable.

De plus, le « courant de rejet » ou l’eau post-filtration contenant des concentrations élevées de PFAS devra être éliminé ou traité. Par conséquent, la gestion des déchets est un enjeu majeur à résoudre pour utiliser efficacement les procédés d’osmose inverse et de nanofiltration pour l’élimination des PFAS.

Références

Basic EPA, Environmental Protection Agency, https://www.epa.gov/pfas/basic-information-pfas .
Drinking Water Health Advisories for PFOA and PFOS.” EPA, Environmental Protection Agency, 18 Feb. 2021,
epa.gov/ground-water-and-drinking-water/drinking-water-health-advisories-pfoa-and-pfos
John Hahladakis, Costas A. Velis, Roland Weber, Eleni Iacovidou, Phil Purnell, An overview of chemical additives present in plastics: Migration, release, fate and environmental impact during their use, disposal and recycling, Journal of Hazardous Materials, Volume 344, 2018, Pages 179-199, ISSN 0304-3894, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.10.014.
Pfas – per- and Polyfluoroalkyl ” PFAS Per and Polyfluoroalkyl Substances, https://pfas-1.itrcweb.org/12-treatment-technologies/#12_2_2.
Report: Up to 110 Million Americans Could Have Pfas-Contaminated Drinking
Environmental Working Group,
https://www.ewg.org/research/report-110-million-americans-could-have-pfas-contaminated-drinking-water.
Yao Y, Volchek K, Brown CE, Robinson A, Obal T. Comparative study on adsorption of perfluorooctane sulfonate (PFOS) and perfluorooctanoate (PFOA) by different adsorbents in water. Water Sci Technol. 2014 ;70(12) :1983-91. doi: 10.2166/wst.2014.445. PMID :
Potential Health Effects of Pfas Centers for Disease Control and Prevention, Centers for Disease Control and Prevention, 24 June 2020, https://www.atsdr.cdc.gov/pfas/health-effects/index.html.