Des chimistes développent une méthode pour éliminer durablement les substances dangereuses de l'eau
Nouvelle avancée dans la lutte contre les PFAS
Les PFAS - produits chimiques perfluorés et polyfluorés - sont de véritables multitalents. Ces produits chimiques qui repoussent la graisse, l'eau et la saleté sont présents sous des milliers de formes, par exemple dans les ustensiles de cuisine, dans les vêtements fonctionnels, dans les cosmétiques et comme agents d'extinction. Malheureusement, ils constituent également un problème massif pour l'environnement. En effet, ils ne peuvent pas être dégradés de manière naturelle. Des chimistes des polymères de la Sarre et des États-Unis ont désormais trouvé une méthode permettant d'éliminer durablement les PFAS de l'eau. Ils ont publié leur méthode dans la revue spécialisée ACS Applied Materials & Interfaces.
Les PFAS sont des substances incroyablement variées. Les molécules organiques contenant du fluor permettent notamment à la pluie de perler sur les vestes d'extérieur, elles se trouvent dans les boîtes en carton dans lesquelles sont emballés les aliments, ou elles font partie des agents extincteurs et des vêtements de protection contre le feu. Utilisées pour la première fois dans les années 1940, ces substances à tout faire ont entamé leur marche triomphale et imprègnent désormais toute notre vie.
C'est très pratique. Et polluant pour la nature et l'homme. Car les produits chimiques fluorés ne sont pas dégradables dans la nature. Ils ont été détectés partout sur la planète - dans l'eau, le sol, l'air, les plantes, les animaux et, au bout de la chaîne alimentaire, chez l'homme. On ne sait pas encore exactement à quel point ils sont nocifs. Les premières études menées sur des animaux montrent toutefois une toxicité pour la reproduction. Ce qui est sûr, c'est que ces composés n'ont rien à faire dans la nature et dans les organismes, et qu'il est donc judicieux de réduire au maximum leur dose.
Mais on ne se débarrasse des molécules organiques qu'au prix d'efforts considérables, qui ont en outre un impact sur l'environnement et le climat. De plus, il faut d'abord détecter ces molécules intelligentes. Même de très faibles concentrations peuvent avoir un effet très important dans les applications (par exemple comme revêtement). Jusqu'à présent, on ne peut filtrer efficacement les PFAS de l'eau qu'avec des membranes spéciales ou avec du charbon actif, nettement moins cher. Mais il faut ensuite brûler ces derniers ou les soumettre à des conditions relativement difficiles pour détruire définitivement les substances, car on ne peut plus extraire les PFAS des filtres.
Jusqu'à maintenant. En effet, les scientifiques réunis autour de Markus Gallei, professeur de chimie des polymères à l'université de la Sarre, et de Xiao Su de l'Illinois, ainsi que de leurs doctorants Frank Hartmann (université de la Sarre) et Paola Baldaguez (Illinois), ont trouvé une méthode permettant d'éliminer les PFAS de l'eau et de les libérer aussitôt après. Ainsi, les substances fluorées peuvent non seulement être collectées, mais aussi analysées et détruites de manière ciblée, et ce sans devoir brûler le filtre.
Le secret réside dans une méthode électrochimique dans laquelle un certain groupe de polymères contenant des métaux, appelés métallocènes, joue le rôle principal. Le plus ancien de ces composés, le ferrocène à base de fer, a été découvert en 1951, suivi de nombreuses autres variantes. Frank Hartmann, Markus Gallei et leur équipe internationale ont découvert que les électrodes en ferrocène et - encore plus efficacement - en cobaltocène, que Frank Hartmann a fabriqué, peuvent filtrer les molécules de PFAS dans l'eau, même en quantités infimes.
Mais l'astuce est différente : si l'on "commute" le ferro ou le cobaltocène, c'est-à-dire si l'on y applique une tension électrique, ils libèrent à nouveau efficacement les molécules de PFAS. "Et cela, le cobalt le fait nettement mieux que le fer", a pu observer Frank Hartmann. "Cela signifie tout simplement que nous avons trouvé une méthode permettant d'une part d'éliminer les PFAS de l'eau et, d'autre part, de les libérer à nouveau, de sorte que l'on puisse utiliser l'électrode de multiples façons. Contrairement au filtre à charbon actif, que je dois détruire une fois que les molécules de PFAS y sont restées coincées, je peux commuter les métallocènes mille fois si je le souhaite", résume Markus Gallei pour expliquer l'importance du travail de recherche.
Frank Hartmann, Markus Gallei et leurs collègues de l'Université de l'Illinois aux États-Unis pourraient ainsi avoir posé les bases de développements ultérieurs à plus grande échelle, afin de pouvoir filtrer efficacement les produits chimiques indésirables de l'eau des rivières et des océans.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
Publication originale
Investigating the Electrochemically Driven Capture and Release of Long-Chain PFAS by Redox Metallopolymer Sorbents; Paola Baldaguez Medina, Valentina Ardila Contreras, Frank Hartmann, Deborah Schmitt, Angelique Klimek, Johannes Elbert, Markus Gallei, and Xiao Su; ACS Applied Materials & Interfaces 2023 15 (18), 22112-22122
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