Une étude apporte un nouvel éclairage sur la destruction des PFAS par des UV, ouvrant la voie à de meilleures technologies de traitement

Une étude apporte un nouvel éclairage sur la destruction des PFAS par des UV, ouvrant la voie à de meilleures technologies de traitement, source Food Safety Magazine.

Des chercheurs de l'Université de Californie à Riverside (UCR) ont identifié des réactions chimiques clés qui se produisent lorsque l'on utilise des rayons ultraviolets (UV) pour détruire les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) présentes dans l'eau. Ces découvertes pourraient orienter le développement et l'optimisation des technologies de traitement des PFAS.

Publiée dans la revue Nature Water, l'étude détaille les processus chimiques impliqués dans la dégradation des PFAS par UV. Ces substances constituent une vaste famille de polluants persistants, souvent surnommés « polluants éternels » en raison de la grande stabilité de leurs liaisons carbone-fluor, qui les empêchent de se décomposer avec le temps, que ce soit dans l'environnement ou dans l'organisme humain.

Le problème des PFAS : persistance et risques pour la santé

Les PFAS sont utilisés depuis les années 1940 pour leurs propriétés imperméabilisantes et anti-graisse dans de nombreuses applications industrielles et produits de consommation, notamment les ustensiles de cuisine antiadhésifs et les emballages alimentaires. Cette famille diversifiée de composés chimiques fait l'objet d'une surveillance accrue ces dernières années, à mesure que s'accumulent les preuves de leurs effets néfastes sur la santé ; l'exposition à certains PFAS est ainsi associée à une hausse du cholestérol, à un risque accru de certains cancers, à des troubles du développement, à des lésions hépatiques et à des perturbations du système immunitaire.

Une fois libérés dans l'environnement, les PFAS s'accumulent dans les eaux de surface et souterraines, les sols et l'air, contaminant ainsi les cultures, les animaux d'élevage (et leurs produits) ainsi que l'eau potable, ce qui entraîne une exposition humaine.

L'importance de comprendre la rupture des liaisons carbone-fluor

Dans le cadre de cette étude, les chercheurs ont identifié les réactions et les sous-produits générés lorsque le traitement UV rompt les liaisons carbone-fluor, particulièrement solides, qui constituent les PFAS.

« Connaître ce mécanisme de dégradation nous permet de mieux comprendre comment optimiser les conditions de destruction des PFAS et parvenir à une dégradation plus poussée ; cela nous offre également une feuille de route bien plus précise pour améliorer la technologie », a déclaré Jinyong Liu, professeur associé de génie chimique et environnemental à l'UCR et auteur correspondant de l'étude.

Selon le Dr Liu, ces résultats pourraient aider les chercheurs à déterminer quelles technologies de traitement, quelles combinaisons de technologies et quelles conditions opérationnelles favorisent une destruction plus complète des PFAS. L'étude a également rectifié certains mécanismes de dégradation décrits dans des publications scientifiques antérieures qui, selon le Dr Liu, reposaient davantage sur des hypothèses que sur des preuves expérimentales.

Les chercheurs suggèrent par ailleurs que la compréhension des mécanismes de dégradation des PFAS pourrait orienter la conception de composés fluorés capables de se décomposer plus facilement après usage. « En comprenant les mécanismes de dégradation, nous pouvons fournir des informations précieuses à l'industrie des fluorocarbures, en leur indiquant comment concevoir des composés plus faciles à traiter afin de préserver l'environnement », a dit le Dr Liu.

Des chercheurs détaillent la chimie de la dégradation des PFAS

Le mécanisme chimique identifié par les chercheurs de l'UCR impliquait une séquence complexe de réactions. Le rayonnement ultraviolet et les sulfites ont généré des électrons hautement réactifs qui ont attaqué les molécules de PFAS et amorcé la rupture de leurs liaisons carbone-fluor.

À mesure que les liaisons se rompaient, des atomes de fluor étaient détachés des molécules et libérés dans l'eau sous forme d'ions fluorure. Des radicaux hydroxyles et des ions hydroxyde ont également contribué à rompre les liaisons carbone-carbone, fragmentant ainsi les chaînes moléculaires restantes.

Les composés à chaîne plus courte ainsi obtenus ont subi une défluoration supplémentaire, désagrégeant progressivement les molécules de PFAS et libérant davantage d'ions fluorure.