L'eau contaminée par les PFAS redevient propre
Développement d'un procédé prometteur et respectueux de l'environnement
Les atteintes à l'environnement causées par l'homme sont nombreuses. L'une des plus graves est la pollution par le PFAS, un produit chimique éternel nocif pour la santé, que l'on retrouve dans de nombreux sols et eaux, et donc aussi dans notre alimentation. L'éliminer est certes possible, mais coûteux et produit des déchets spéciaux. Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour la technique des surfaces limites et des bioprocédés (IGB) ont réussi à développer un procédé permettant d'éliminer les PFAS de l'eau contaminée de manière efficace sur le plan énergétique. Le projet AtWaPlas s'est achevé ces jours-ci après deux ans de recherche, avec des résultats concrètement applicables.
Les composés alkyles perfluorés et polyfluorés, ou PFAS (en anglais : per- and polyfluoroalkyl substances), n'existent pas dans la nature. Fabriqué industriellement, ce groupe de plus de 10.000 produits chimiques se retrouve dans de nombreux objets de notre quotidien. Qu'il s'agisse de fil dentaire, de papier sulfurisé, de vêtements d'extérieur ou de produits extincteurs et phytosanitaires, les PFAS assurent partout la résistance à l'eau, à la graisse et à la saleté des produits. En fait, ce n'est pas si mal, mais : ils sont extraordinairement stables, ne peuvent être dégradés ni par la lumière, ni par l'eau, ni par les bactéries, et on les retrouve désormais, rien qu'en Allemagne, à des milliers d'endroits dans les sols, les eaux et les nappes phréatiques, et donc aussi dans notre alimentation. Ainsi, ces produits chimiques toxiques éternels s'accumulent également dans le corps humain, avec des effets considérables sur la santé, allant de la détérioration d'organes à des maladies cancéreuses ou des troubles du développement.
En théorie, il existe déjà des possibilités d'éliminer les PFAS de l'environnement. Mais elles sont extrêmement complexes et coûteuses. Dans le cas d'un filtrage par charbon actif, par exemple, les PFAS sont certes liés, mais pas éliminés, de sorte que les résidus doivent être éliminés ou stockés dans des déchets spéciaux. Un grave problème environnemental que le temps presse de résoudre.
Le plasma détruit les chaînes moléculaires des produits chimiques à base de PFAS
C'est pourquoi les chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour la technologie des surfaces limites et des bioprocédés à Stuttgart, en collaboration avec le partenaire industriel HYDR.O. d'Aix-la-Chapelle, se sont donné pour mission, dès 2021, de développer un procédé efficace et peu coûteux afin d'éliminer le plus complètement possible les substances toxiques dans le cadre du projet commun AtWaPlas (pour : traitement par plasma d'eau atmosphérique). L'IGB s'est chargé des travaux de recherche, tandis que les échantillons d'eau ont été prélevés par le partenaire du projet, spécialisé entre autres dans l'assainissement des sites contaminés.
Avec succès : après seulement deux ans de projet, les chercheurs autour du Dr Georg Umlauf, expert en surfaces et matériaux fonctionnels, ont réussi à élaborer un procédé basé sur l'utilisation du plasma, qui permet de dégrader les chaînes moléculaires des PFAS - même jusqu'à la minéralisation complète du poison environnemental.
Le plasma est un gaz ionisé et donc extrêmement actif électriquement, que les chercheurs produisent en appliquant une haute tension dans un cylindre combiné verre-acier inoxydable de forme cylindrique. L'eau contaminée est ensuite envoyée à travers le réacteur pour être purifiée. Dans l'atmosphère du plasma, les chaînes de molécules de PFAS sont brisées et donc raccourcies. Le processus en circuit fermé est répété plusieurs fois, raccourcissant à chaque fois les chaînes de molécules d'un morceau supplémentaire, jusqu'à ce qu'elles soient entièrement dégradées.
Les toxines sont dégradées après quelques heures dans le réacteur.
Les travaux de recherche ont débuté dans un petit réacteur de laboratoire avec un volume d'échantillon d'un demi-litre. "Nous avons pu le remplacer assez rapidement par un réacteur pilote de 5 litres et faire des expériences à plus grande échelle", rapporte Umlauf. "La prochaine étape serait maintenant un réservoir d'eau encore plus grand - certainement réalisable".
L'eau utilisée par les chercheurs pour leurs tests n'était pas de l'eau du robinet avec des PFAS ajoutés, mais de "l'eau réelle" - ce que l'on appelle des échantillons réels : "L'eau provient de zones contaminées par des PFAS et est un mélange sauvage de particules les plus diverses comme des matières en suspension et des turbidités organiques", explique Umlauf. "Aucun problème pour le processus de nettoyage, comme l'ont montré nos essais : Après seulement deux heures de pompage des échantillons d'eau souterraine à travers le réacteur, nous avons pu observer une réduction notable de la longueur de la chaîne carbonée ; après six heures, la concentration de PFAS avait nettement diminué, c'est-à-dire qu'une grande partie des produits chimiques avait été éliminée de l'échantillon. Cela correspond à des suppositions qui avaient déjà été émises dans la littérature il y a quelque temps. Cela signifie que nous avons pu démontrer que la pratique correspond à la théorie".
Avec la même structure, la méthode plasma peut également être utilisée pour purifier d'autres pollutions de l'eau, comme les résidus de médicaments, d'autres produits chimiques industriels ou des produits phytosanitaires. Cette possibilité a été étudiée dans le cadre des projets précédents WaterPlasma et WasserPlasmax. Avec un peu plus de travail de développement, le réacteur pourrait également être exploité de manière efficace sur le plan énergétique avec l'air ambiant : "Nous imaginons l'installation au plasma dans des conteneurs qui pourraient être utilisés de manière mobile sur des sites de pollution locaux ou des puits, afin de préparer de l'eau potable de manière flexible et écologique", ose Umlauf en se projetant dans l'avenir.
Présentation du procédé également lors du colloque sur les eaux usées le 25 septembre 2023
Les derniers résultats concernant le traitement d'échantillons réels ont déjà été présentés par le partenaire du projet Hydr.O à Paris lors de la conférence "2nd International Congress - Management of Environmental & Health Risks". AtWaPlas y a été présenté pour la première fois, un procédé qui ne se contente pas de collecter les PFAS - comme dans les procédés utilisés jusqu'à présent, par exemple au moyen de filtres à charbon actif ou d'osmoses inversées - mais qui élimine les polluants environnementaux et, dans le meilleur des cas, les minéralise même complètement.
Le 30 juin 2023, AtWaPlas s'est achevé par une réunion de clôture officielle à Aix-la-Chapelle. Là encore, un résumé des principaux résultats a été présenté. Les deux partenaires du projet ont particulièrement insisté sur la coopération positive qui a eu lieu pendant le projet de recherche.
Avec d'autres thèmes liés aux composés traces, le procédé sera également abordé lors du 22e colloque sur le traitement des eaux usées qui se tiendra le 25 septembre 2023 à Stuttgart.
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.
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