Eunsung Kan, Ph.D., professeur agrégé et ingénieur biologique d'AgriLife Research au département de génie biologique et agricole du Texas A&M, a publié une étude axée sur la compréhension fondamentale du traitement biologique des déchets contenant des substances per- et polyfluoroalkyles, ou PFAS, qui sont difficiles à dégrader par des moyens biologiques.

Les PFAS se trouvent dans une variété de produits chimiques synthétiques utilisés dans diverses industries qui fabriquent d'innombrables produits, notamment des appareils électroménagers, des mousses, des textiles et des emballages alimentaires.

"Nous pensons que cette étude aide à répondre aux questions fondamentales sur les polluants difficiles à éliminer ou à dégrader", a déclaré Kan. "Les PFAS présentent un défi qui pourrait avoir un impact sur la durabilité et la santé à long terme. Cela rend ce type de recherche incroyablement important et percutant."

Gérer les PFAS difficiles

L'étude de Kan, "Effets de l'acide perfluorooctanoïque et de l'acide perfluorooctane sulfonique sur la structure de la communauté microbienne au cours de la digestion anaérobie", apparaît dans Technologie des bioressources . Les principales expériences ont été menées par Gyucheol Choi, Ph.D., chercheur postdoctoral de Kan, dans le laboratoire de Kan.

Kan est basé au Texas A&M AgriLife Center à Stephenville. Ses recherches portent sur la conversion des déchets agricoles, y compris le fumier laitier et les résidus de cultures, en biocarburants, bioproduits et biochar pour la durabilité agricole, environnementale et énergétique.

Étant donné que les PFAS sont difficiles à dégrader, on craint fortement que l’accumulation de composés toxiques de PFAS puisse avoir un impact sur la qualité du sol et de l’eau et, par conséquent, sur la santé humaine, végétale et animale. Les techniques physiques et chimiques actuelles utilisées pour le traitement des PFAS dans les eaux usées et les déchets solides nécessitent des niveaux élevés d'énergie et de produits chimiques. Ces méthodes de traitement sont coûteuses et ne dégradent pas complètement les PFAS.

Kan a déclaré que cette absence de dégradation des PFAS constitue un problème sérieux pour les systèmes existants, qui produisent des boues contenant des composés PFAS. Les boues sont ensuite acheminées vers des décharges, mais on craint que ces polluants ne pénètrent dans l'environnement environnant ou dans les bassins versants en raison d'un ruissellement de pluie.

La plupart des déchets solides et des boues d'épuration sont traités par des moyens biologiques appelés digestion anaérobie, ou DA. Les communautés microbiennes complexes dans les systèmes AD se décomposent et transforment les déchets solides en biogaz tandis que les boues non digérées sont éliminées ou épandues sur le sol.

L’étude a montré comment deux composés PFAS connus et difficiles à dégrader – l’acide perfluorooctanoïque, PFOA, et l’acide perfluorooctane sulfonique, PFOS – sont dégradés par les systèmes AD. Les chercheurs ont également cherché à comprendre les effets des produits chimiques sur les communautés microbiennes.

Kan pense que l'étude aidera à orienter la conception de systèmes AD qui utilisent diverses technologies pour traiter de manière globale les PFAS tenaces.

"Dégrader les PFAS en utilisant différents moyens, notamment des températures élevées, des pressions élevées et des doses élevées de produits chimiques, n'est pas vraiment pratique", a-t-il déclaré. "La motivation était de trouver un moyen rentable de dégrader ces 'produits chimiques éternels' pour les empêcher de s'accumuler dans le sol et l'eau. Il est important, sur la base des résultats, que nous créions un système de traitement plus complet."

Étude axée sur deux produits chimiques PFAS courants et difficiles

Les expériences de Choi ont révélé que la digestion anaérobie était fortement inhibée et que les communautés microbiennes étaient affectées négativement par la présence de PFOA, en particulier lorsque les concentrations de PFOA augmentaient.

Bien que tous les composés PFAS soient difficiles à dégrader, les résultats de cette étude mettent en évidence les différents degrés de difficulté et de toxicité entre les différents produits chimiques. Comparé au PFOA, le SPFO a eu très peu d’impact sur l’efficacité de la DA et sur les communautés microbiennes, avec une réduction allant jusqu’à 7 % seulement à des concentrations élevées. Le processus AD a pu dégrader le SPFO de 30 à 80 %, en fonction des concentrations de polluants, alors qu'il n'y a eu aucune dégradation du PFOA.

Ces données collectées au cours de l'étude constituent des informations fondamentales que les scientifiques peuvent utiliser dans des recherches supplémentaires et pour éclairer la conception des technologies de traitement des déchets, des eaux usées et de l'eau nécessaires pour dégrader complètement les PFAS avant qu'elles ne soient introduites dans l'environnement.

"Cette étude a montré que nous devons repenser la façon dont nous traitons ces composés PFAS spécifiques", a déclaré Kan. "Par exemple, il peut y avoir des combinaisons d'autres technologies (chaleur, lumière solaire, produits chimiques) pour aider ces systèmes AD à dégrader les polluants de manière plus efficace et à réduire leur risque de pénétration dans l'environnement."