Les produits chimiques PFAS semblaient être une bonne idée au départ. Sous le nom de Téflon, ils ont rendu les casseroles plus faciles à nettoyer à partir des années 1940. Ils ont rendu les vestes imperméables et les tapis résistants aux taches. Les emballages alimentaires, les mousses anti-incendie, et même le maquillage semblaient meilleurs grâce aux substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées.
Puis des tests ont commencé à détecter les PFAS dans le sang des gens.
Aujourd’hui, les PFAS sont omniprésents dans le sol, la poussière et l’eau potable partout dans le monde. Des études indiquent qu’ils sont présents dans 98 % de l’organisme des Américains, où ils ont été associés à des problèmes de santé tels que des maladies de la thyroïde, des lésions hépatiques et des cancers des reins et des testicules. Il existe aujourd’hui plus de 9 000 types de PFAS. On les qualifie souvent de “produits chimiques éternels” car les mêmes propriétés qui les rendent si utiles font qu’ils ne se décomposent pas dans la nature.
Les scientifiques travaillent sur des méthodes permettant de capturer ces produits chimiques synthétiques et de les détruire, mais ce n’est pas simple.
La dernière percée, publiée le 18 août 2022 dans la revue Science, montre comment une catégorie de PFAS peut être décomposée en composants pratiquement inoffensifs à l’aide d’hydroxyde de sodium, ou soude, un composé peu coûteux utilisé dans le savon. Il ne s’agit pas d’une solution immédiate à ce vaste problème, mais elle offre une nouvelle perspective.
Le biochimiste A. Daniel Jones et le pédologue Hui Li travaillent sur les solutions PFAS à l’Université d’Etat du Michigan et ont expliqué les techniques prometteuses de destruction des PFAS testées aujourd’hui.
Comment les PFAS passent-ils des produits de tous les jours à l’eau, au sol et finalement aux humains ?
Il existe deux voies d’exposition principales pour les PFAS dans l’organisme humain : l’eau potable et la consommation d’aliments.
Les PFAS peuvent pénétrer dans le sol par l’épandage de biosolides, c’est-à-dire de boues provenant du traitement des eaux usées, et peuvent être lessivés dans les décharges. Si les biosolides contaminés sont appliqués sur les champs agricoles comme engrais, les PFAS peuvent pénétrer dans l’eau et dans les cultures et les légumes.
Par exemple, le bétail peut consommer des PFAS à travers les cultures qu’il mange et l’eau qu’il boit. Des cas ont été signalés dans le Michigan, le Maine et le Nouveau-Mexique concernant des niveaux élevés de PFAS dans le bœuf et les vaches laitières. L’ampleur du risque potentiel pour les humains est encore largement inconnue.
Les scientifiques de notre groupe à l’Université d’Etat du Michigan travaillent sur des matériaux ajoutés au sol qui pourraient empêcher les plantes d’absorber les PFAS, mais qui laisseraient les PFAS dans le sol.
Le problème est que ces produits chimiques sont partout, et qu’il n’existe aucun processus naturel dans l’eau ou le sol qui les décompose. De nombreux produits de consommation sont chargés de PFAS, notamment le maquillage, le fil dentaire, les cordes de guitare et le fart de ski.
Comment les projets d’assainissement éliminent-ils aujourd’hui la contamination par les PFAS ?
Il existe des méthodes pour les filtrer de l’eau. Les produits chimiques adhèrent au charbon actif, par exemple. Mais ces méthodes sont coûteuses pour les projets à grande échelle, et il faut toujours se débarrasser des produits chimiques.
Par exemple, près d’une ancienne base militaire près de Sacramento, en Californie, il y a un énorme réservoir de charbon actif qui prend environ 1 500 gallons d’eau souterraine contaminée par minute, la filtre et la pompe ensuite sous terre. Ce projet d’assainissement a coûté plus de 3 millions de dollars, mais il empêche les PFAS de passer dans l’eau potable utilisée par la communauté.
Le filtrage n’est qu’une étape. Une fois les SPFA capturés, il faut ensuite éliminer les charbons actifs chargés de SPFA, et les SPFA continuent de circuler. Si vous enterrez les matériaux contaminés dans une décharge ou ailleurs, les SPFA finiront par s’échapper. C’est pourquoi il est essentiel de trouver des moyens de les détruire.
Quelles sont les méthodes les plus prometteuses que les scientifiques ont trouvé pour décomposer les PFAS ?
La méthode la plus courante pour détruire les PFAS est l’incinération, mais la plupart des PFAS sont remarquablement résistants à la combustion. C’est pourquoi ils sont présents dans les mousses anti-incendie.
Les PFAS ont plusieurs atomes de fluor attachés à un atome de carbone, et la liaison entre le carbone et le fluor est l’une des plus fortes. Normalement, pour brûler quelque chose, il faut briser la liaison, mais le fluor résiste à la rupture avec le carbone. La plupart des PFAS se décomposent complètement à des températures d’incinération d’environ 1 500 degrés Celsius (2 730 degrés Fahrenheit), mais cela demande beaucoup d’énergie et les incinérateurs adaptés sont rares.
Il existe plusieurs autres techniques expérimentales qui sont prometteuses mais qui n’ont pas été mises à l’échelle pour traiter de grandes quantités de produits chimiques.
Un groupe de Battelle a développé l’oxydation à l’eau supercritique pour détruire les PFAS. Des températures et des pressions élevées modifient l’état de l’eau, accélérant la chimie d’une manière qui peut détruire les substances dangereuses. Cependant, la mise à l’échelle reste un défi.
D’autres travaillent avec des réacteurs à plasma, qui utilisent de l’eau,l’électricité et le gaz argon pour décomposer les PFAS. Ils sont rapides, mais pas faciles à mettre à l’échelle.
La méthode décrite dans le nouvel article, dirigé par des scientifiques de Northwestern, est prometteuse pour ce qu’ils ont appris sur la façon de décomposer les PFAS. Elle ne pourra pas être appliquée à un traitement industriel et elle utilise du diméthylsulfoxyde, ou DMSO, mais ces résultats guideront les futures découvertes sur ce qui pourrait fonctionner.
Que verrons-nous probablement dans le futur ?
Beaucoup de choses dépendront de ce que nous apprendrons sur l’origine de l’exposition des humains aux PFAS.
Si l’exposition provient principalement de l’eau potable, il y a plus de méthodes potentielles. Il est possible qu’ils puissent éventuellement être détruits au niveau des ménages avec des méthodes électrochimiques, mais il y a aussi des risques potentiels qui restent à comprendre, comme la conversion de substances communes comme le chlorure en sous-produits plus toxiques.
Le grand défi de l’assainissement est de s’assurer que nous n’aggravons pas le problème en libérant d’autres gaz ou en créant des produits chimiques dangereux. L’homme a une longue histoire de tentatives de résolution de problèmes et d’aggravation des choses. Les réfrigérateurs en sont un bon exemple. Le fréon, un chlorofluorocarbone, était la solution pour remplacer l’ammoniac toxique et inflammable dans les réfrigérateurs, mais il a ensuite provoqué l’appauvrissement de l’ozone stratosphérique. Il a été remplacé par des hydrofluorocarbones, qui contribuent désormais au changement climatique.
S’il y a une leçon à tirer, c’est que nous devons réfléchir au cycle de vie complet des produits. Combien de temps avons-nous vraiment besoin que les produits chimiques durent ?
A. Daniel Jones, professeur de biochimie, Michigan State University et Hui Li, professeur de chimie de l’environnement et du sol, Michigan State University.
