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Une nouvelle méthode permet de décomposer 95 % des produits chimiques toxiques présents dans l’eau en 45 minutes seulement

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Des scientifiques ont découvert un nouveau moyen de décomposer les « substances chimiques éternelles », ces polluants tenaces qui contaminent nos cours d’eau et menacent la santé publique.

En août, des chercheurs de l’université Northwestern ont annoncé qu’il existait un moyen simple et peu énergivore de dégrader certains produits chimiques éternels. Ils ont décrit comment ces produits chimiques synthétiques à longue chaîne et étroitement liés, que l’on pensait autrefois impossible à dégrader sans une grande quantité d’énergie.

Aujourd’hui, une équipe de scientifiques de l’université de Californie (UC) Riverside a découvert une autre méthode pour accélérer la destruction des produits chimiques PFAS dans l’eau.

Elle utilise la lumière UV et le gaz hydrogène pour décomposer ces substances nocives présentes dans les réserves d’eau potable.

Les PFAS (substances per- et polyfluoroalkyles), qui ont une longue durée de vie, ont été largement utilisés pendant des décennies comme agents antiadhésifs et imperméabilisants, et se sont retrouvés dans tout, des mousses anti-incendie aux cosmétiques. Surnommés par la suite « produits chimiques éternels » en raison de leur persistance dans l’environnement, ils ont été retrouvés à des niveaux élevés et inquiétants dans l’eau potable du monde entier et ont été associés à des problèmes de santé, tels que le cancer du foie.

Si les progrès de la recherche se poursuivent, il se pourrait bien qu’ils soient enfin découverts.

« L’avantage de cette technologie est qu’elle est très durable », explique Haizhou Liu, ingénieur chimiste et environnemental à l’UC Riverside, et chercheur principal de l’équipe qui a mis au point le nouveau procédé, en attente de brevet, qui ne génère aucun sous-produit indésirable.

Si l’on met de côté les leviers réglementaires qui limitent les risques de contamination de l’environnement, la résolution du problème des PFAS comporte deux volets. La première consiste à éliminer la matière des ressources environnementales, par exemple en filtrant les réserves d’eau potable (le plus souvent à l’aide de carbone) – une tâche plus facile que le nettoyage des sols ou des eaux souterraines contaminés.

L’étape suivante, plus difficile, consiste ensuite à éliminer les produits chimiques PFAS concentrés ou à les détruire sans créer d’autres substances nocives au cours du processus. Les SPFA peuvent être brûlés à haute température, par exemple, mais cette méthode est coûteuse et l’incinération de produits contenant des SPFA risque de les répandre.

C’est là qu’intervient le nouveau procédé. Il fonctionne en faisant barboter de l’hydrogène (H2) dans l’eau contaminée pour ioniser les molécules d’eau (H2O). Cela génère des espèces réactives, notamment des électrons hydratés, qui attaquent ensuite les liaisons solides qui maintiennent les produits chimiques PFAS ensemble.

Le fait de projeter dans l’eau une lumière UV à haute énergie et à courte longueur d’onde permet également d’accélérer ces réactions chimiques qui, autrement, seraient trop lentes pour être utiles dans un contexte industriel.

Jusqu’à présent, les chercheurs n’ont testé leur méthode que sur de petits volumes (500 millilitres ou 17 onces liquides) d’eau du robinet dopée à l’APFO et au SPFO, deux types de produits chimiques éternels.

Mais ils sont parvenus à une dégradation rapide et quasi-complète des polluants dans ces lots d’essai en utilisant moins d’énergie électrique que les tentatives précédentes.

La double combinaison d’hydrogène gazeux et de lumière UV a permis de dégrader 95 % des produits chimiques PFOA et PFOS dans les 45 minutes suivant le traitement de l’eau, et jusqu’à 97 % au total. Mais la méthode doit encore être optimisée, car même à des niveaux à peine détectables, les produits chimiques PFAS sont dangereux, selon les autorités sanitaires.

Ce n’est pas la première fois que des chercheurs essaient de zapper les produits chimiques PFAS pour les briser. Une autre équipe de l’université Clarkson de New York a travaillé avec l’armée de l’air américaine pour traiter l’eau contaminée par les PFAS, en utilisant des réacteurs à plasma et du gaz argon pour séparer les molécules de PFAS.

Le plasma est un gaz ionisé composé d’électrons libres et d’ions positifs. Lors d’essais pilotes sur de l’eau contaminée provenant de puits de surveillance sur des sites de l’armée de l’air, le traitement dans des réacteurs à plasma pendant 50 minutes a permis de dégrader entre 36 et 99 % des produits chimiques PFAS, certains plus rapidement que d’autres.

Avec un problème de cette ampleur, nous devons envisager toutes les options sur la table. « L’ingénieur chimiste Selma Mededovic Thagard, de l’université Clarkson, a déclaré au magazine Eos de l’American Geophysical Union qu’il n’existait pas de solution unique pour la dégradation des produits chimiques.

Liu et ses collègues de l’UC Riverside pensent pouvoir rendre leur procédé plus efficace sur le plan énergétique en testant d’autres sources lumineuses à faible consommation d’énergie et en modifiant leur installation pour améliorer la diffusion de l’hydrogène gazeux dans l’eau.

Cet aspect sera important si l’on veut que la technologie ait une chance de passer de l’expérimentation en laboratoire avec des tubes à essai à des applications industrielles réelles, car il a constitué le principal obstacle pour d’autres méthodes.

« Nous l’optimisons en essayant de rendre cette technologie polyvalente pour un large éventail de sources d’eau contaminées par les PFAS », explique M. Liu. « La technologie a montré des résultats très prometteurs dans la destruction des PFAS à la fois dans l’eau potable et dans différents types d’eaux usées industrielles. »

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.sciencealert.com/

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