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Jun 04, 2023

Ce traitement PFAS détruit à jamais les produits chimiques dans l'eau

Méthodes de traitement de l'eau PFAS introduites par des scientifiques au Canada et

Les méthodes de traitement de l'eau PFAS introduites par des scientifiques d'universités canadiennes et américaines révolutionnent la purification de l'eau potable.

17 mai 2023, publié à 13 h 16 HE

Depuis leur invention dans les années 1930, les produits chimiques PFAS - alias "produits chimiques pour toujours" - se sont infiltrés dans presque toutes les facettes de la vie. Selon le CDC, les produits chimiques synthétiques sont utilisés dans les produits de consommation depuis les années 1940, notamment les ustensiles de cuisine antiadhésifs, les vêtements de pluie, les tissus antitaches, la mousse anti-incendie, le fil dentaire, les peintures et même les cosmétiques et les soins de la peau. Malheureusement, il est presque impossible d'éviter les produits chimiques nocifs en 2023, car les PFAS se trouvent même dans l'eau potable. Bien qu'il n'y ait apparemment aucune échappatoire, un traitement révolutionnaire de l'eau PFAS offre de l'espoir.

Les méthodes de charbon actif et de système d'échange d'ions qui sont actuellement utilisées ne sont que médiocres pour éliminer les produits chimiques pour toujours, car elles ne ciblent pas tous les différents types de PFAS ou prennent du temps. Une méthode de traitement de l'eau contaminée par les PFAS développée par des scientifiques élimine cependant les produits chimiques nocifs "une fois pour toutes", selon The Independent.

Les PFAS sont des substances per- et polyfluoroalkyles qui "s'accumulent dans notre corps et ne se décomposent jamais dans l'environnement", comme l'a dit l'Environmental Working Group. La nature durable des produits chimiques PFAS est due à leurs liaisons carbone-fluor super fortes et pratiquement indestructibles.

Les produits chimiques fluorés toxiques (il existe plus de 9 000 produits chimiques pour toujours) – qui comprennent l'APFO (acide perfluorooctanoïque) et le PFOS (acide perfluorooctanoïque sulfonique) – sont présents dans le sang d'environ 97 % des Américains, selon le National Institute of Environmental Health Sciences.

Ils peuvent pénétrer dans le corps en buvant de l'eau contaminée par les PFAS (que beaucoup appellent "soupe toxique"), en utilisant des hydratants, des cosmétiques et des écrans solaires contenant des PFAS, en mangeant du poisson pêché dans de l'eau contaminée par des PFAS, en mangeant des aliments cultivés dans un sol contaminé par des PFAS, avaler de la terre ou de la poussière contaminée par du PFAS, etc.

"Les produits chimiques PFAS sont parmi les produits chimiques les plus répandus, les plus toxiques et les plus persistants connus de l'homme. Et ils comptent parmi les plus grandes menaces pour la santé publique de tous les polluants chimiques que nous connaissons", a déclaré Erik Olson du Conseil de défense des ressources naturelles. L'indépendant.

L'exposition aux produits chimiques PFAS a été liée à des problèmes de santé tels que le cancer, les lésions hépatiques, les déséquilibres hormonaux, les maladies thyroïdiennes, les problèmes de fertilité, l'hypercholestérolémie, l'obésité, les maladies cardiaques et les problèmes de développement.

Dans une étude de 2023 - intitulée "Dégradation électrochimique de l'APFO et de ses alternatives courantes : évaluation des paramètres clés, rôles des espèces actives et voie de transformation" - publiée dans la revue scientifique à comité de lecture Chemosphere, des scientifiques de l'Université de la Colombie-Britannique au Canada ont créé un matériau adsorbant qui attire et emprisonne tous les produits chimiques PFAS dans l'eau. Les techniques électrochimiques et photochimiques détruisent ensuite les produits chimiques collectés.

Plus précisément, l'étude a porté sur la dégradation électrochimique de l'acide perfluorooctanoïque (APFO), tel qu'on le trouve couramment dans l'environnement et dans l'eau potable.

S'il est vrai que des études antérieures ont abordé la dégradation électrochimique des produits chimiques PFAS, beaucoup d'entre elles n'ont considéré qu'un seul paramètre à la fois ou ont étudié les impacts de certains paramètres "dans des conditions [non] représentatives de scénarios réels ou ont été étudiées dans des plages étroites, " selon l'étude de 2023. Cela a conduit à des résultats contradictoires.

Comme relayé par l'étude, les scientifiques "ont utilisé une conception composite centrale (CCD) pour étudier les effets et les interactions des principaux paramètres opérationnels (c'est-à-dire l'écartement des électrodes, la densité de courant et la vitesse de l'agitateur) sur la dégradation de l'APFO".

"Après avoir trouvé les meilleures conditions de fonctionnement, les effets des paramètres de la solution tels que le pH initial, l'OD (oxygène dissous), la température, la concentration en PFOA et la concentration en électrolyte dans de larges plages ont été déterminés", poursuit l'introduction de l'étude.

Au final, l'équipe a découvert que "le taux de décomposition de l'APFO le plus élevé a été obtenu en combinant une densité de courant élevée et la vitesse de l'agitateur, les deux principaux paramètres de fonctionnement". Et tandis que "des conditions acides, une température élevée et une faible concentration initiale d'APFO accéléraient la cinétique de dégradation", ils ont découvert que "l'OD avait un effet négligeable sur la décomposition de l'APFO".

Le professeur de génie chimique et biologique de l'UBC, le Dr Madjid Mohseni, qui a développé la technologie absorbante innovante, a décrit la merveille scientifique comme un "filtre Brita, mais mille fois mieux", selon l'Université de la Colombie-Britannique.

"Nos supports adsorbants capturent jusqu'à 99 % des particules de PFAS et peuvent également être régénérés et potentiellement réutilisés. Cela signifie que lorsque nous éliminons le PFAS de ces matériaux, nous ne nous retrouvons pas avec des déchets solides plus hautement toxiques qui seront un autre élément majeur. défi environnemental », a déclaré le Dr Mohseni.

Bien que la fabrication de produits chimiques à base de PFAS ait cessé au Canada, le Dr Mohseni a expliqué que le simple fait de laver les vêtements de pluie contenant des PFAS ou d'éteindre les incendies avec certaines mousses (généralement de la mousse filmogène aqueuse) contamine les cours d'eau.

Le groupe de recherche du Dr Mohseni s'efforce également d'améliorer la qualité de l'eau pour les communautés rurales, éloignées et autochtones.

"Nos supports adsorbants sont particulièrement bénéfiques pour les personnes vivant dans de petites communautés qui manquent de ressources pour mettre en œuvre les solutions les plus avancées et les plus coûteuses qui pourraient capturer les PFAS. Celles-ci peuvent également être utilisées sous la forme de traitements de l'eau décentralisés et à domicile", a-t-il déclaré.

Les découvertes du Dr Mohseni et de son équipe les rendent optimistes quant à l'avenir.

"Les résultats que nous obtenons de ces études sur le terrain dans le monde réel nous permettront d'optimiser davantage la technologie et de la préparer en tant que produits que les municipalités, l'industrie et les particuliers peuvent utiliser pour éliminer les PFAS dans leur eau", a-t-il poursuivi.

Considérant que des produits chimiques nocifs pour toujours se cachent dans l'eau du robinet dans les 50 États américains, les scientifiques travaillent sans relâche pour trouver des produits efficaces. moyens de les anéantir. En 2023, des chercheurs de l'Arizona State University ont développé une méthode pour cibler les produits chimiques PFAS dans l'eau, et cela implique des micro-organismes.

Le Dr Bruce Rittmann – professeur Regents à la School of Sustainable Engineering de l'ASU – et son équipe de chercheurs ont présenté un groupe de micro-organismes pour qu'ils se comportent comme des "assassins PFAS", comme l'a détaillé Lori K. Baker de l'ASU.

Ces micro-organismes sont minuscules mais puissants, car la bactérie est utile pour éliminer les contaminants défavorables de l'eau.

"Une communauté microbienne est un assemblage de micro-organismes qui font des choses différentes, travaillant ensemble en équipe. Vous pouvez les considérer comme une équipe sportive avec différents joueurs dans différentes positions. Ou vous pouvez les considérer comme un orchestre avec différents musiciens jouant une symphonie », a expliqué le Dr Rittmann.

Le Dr Rittmann est célèbre pour l'utilisation de micro-organismes dans le traitement des eaux usées et a inventé le réacteur à biofilm à membrane (MBfR), qui dirige les micro-organismes naturels pour éliminer les contaminants (comme le perchlorate et le trichloroéthène) dans l'eau.

"Dans le MBfR, nous utilisons des membranes de transfert de gaz à fibres creuses. Une fibre creuse est comme une très petite paille. Et nous utilisons la paille pour fournir de l'hydrogène gazeux aux micro-organismes. Comme l'hydrogène est fourni à l'intérieur de la paille, il diffuse à travers la paroi. A l'extérieur, un biofilm de micro-organismes oxyde l'hydrogène", explique-t-il à propos de son invention.

Pour se concentrer sur les produits chimiques PFAS, le Dr Rittmann a révisé le MBfR pour en faire un réacteur à film catalytique à membrane (MCfR). Dans le MCfR, "un film de catalyseurs de nanoparticules à base de palladium est déposé à l'extérieur de la membrane ou de la paille", selon ASU.

"Le palladium, l'un des métaux du groupe du platine, est réputé pour être un catalyseur sous sa forme élémentaire solide. Cela signifie qu'il accélère de nombreuses réactions. Et l'une des réactions qu'il accélérera est la défluoration réductrice du PFAS, ce qui signifie remplaçant les atomes de fluor par des atomes d'hydrogène », a déclaré le Dr Rittmann.

Ensemble, le MBfR et le MCfR combattent les contaminants et purifient l'eau.

"Nous utilisons le MCfR pour éliminer quelques-uns de tous les fluors, puis nous remettons cette eau avec ces composés aux micro-organismes du MBfR, et ils terminent le travail", a-t-il expliqué. "Nous avons montré que cela fonctionne avec tous les composés PFAS que nous avons essayés jusqu'à présent."

De plus, la technologie MBfR du Dr Rittmann peut "réduire les coûts de traitement des eaux usées, réduire la consommation d'énergie et même récupérer les métaux précieux pour le recyclage" - et cela sans contribuer à la pollution.

Le Dr Rittmann a travaillé à révolutionner la façon dont nous percevons les bactéries depuis 1984, date à laquelle il a proposé pour la première fois le concept d'utilisation de micro-organismes dans le traitement de l'eau potable. Il veut que le monde voie la superpuissance naturelle des micro-organismes (pensez aux probiotiques), pour écraser la stigmatisation, pour ainsi dire.

"Les technologies traditionnelles de traitement de l'eau potable consistaient à tuer les bactéries", a-t-il expliqué. "Le domaine a maintenant changé. Ce que nous appelons la biofiltration est désormais une caractéristique relativement courante du traitement de l'eau potable, même s'il a fallu beaucoup de temps pour que ce concept prenne pied."

Pendant leur séjour au laboratoire ASU, les chercheurs ont utilisé des réacteurs de la taille d'une bouteille d'eau, obtenant beaucoup de succès dans l'élimination chimique du PFAS. La prochaine étape consiste à effectuer des essais sur le terrain dans des eaux contaminées. Les micro-organismes à la rescousse !