Utiliser des ustensiles de cuisine antiadhésifs pour faire frire votre bacon et vos œufs peut vous faciliter la vie à ce moment-là, mais les scientifiques pensent que cela pourrait avoir des conséquences à long terme, car les produits chimiques utilisés pour les rendre antiadhésifs sont très difficiles à détruire. Les substances perfluoroalkyles et polyfluoroalkyles, communément appelées PFAS et souvent appelées produits chimiques éternels, sont omniprésentes.
Les PFAS, une suite de milliers de produits chimiques qui existent au moins depuis les années 1950, sont utilisés pour une grande variété de choses, depuis le produit antitache sur certains de vos vêtements et linge de maison jusqu'aux emballages alimentaires de vos hamburgers.
Le problème est que les processus naturels sont inefficaces pour décomposer les PFAS, ils s’accumulent donc dans l’environnement et le corps, un peu comme le fait la mousse de polystyrène dans une décharge. Les experts scientifiques et industriels cherchent des moyens de prévenir la contamination par les PFAS à l'avenir, mais ils visent également à réduire ce qui existe déjà dans le monde aujourd'hui.
Il s’avère que les faisceaux d’électrons à haute énergie sont d’excellents candidats pour détruire les PFAS dans l’environnement. Des chercheurs du Fermi National Accelerator Laboratory du ministère américain de l'Énergie, en collaboration avec 3M, ont démontré avec succès qu'un faisceau d'électrons peut détruire les deux types de PFAS les plus courants dans l'eau :le PFOA et le PFOS.
"Le faisceau d'électrons est une technologie prometteuse pour décomposer les PFAS dans de grands volumes d'eau contenant de fortes concentrations de PFAS", a déclaré Charlie Cooper, chercheur principal du Fermilab.
L'équipe du Fermilab, qui comprend la scientifique Slavica Grdanovska, l'ingénieur physicien Yichen Ji et Cooper, a utilisé un accélérateur de faisceaux d'électrons au laboratoire pour leurs tests. Utilisé pour les tests de validation de principe, l'accélérateur de développement et de démonstration d'applications d'accélérateur, ou A2D2, du centre de recherche sur les accélérateurs de l'Illinois sur le campus du Laboratoire Fermi est également disponible pour l'industrie, les universités et d'autres laboratoires fédéraux en tant qu'outil de recherche.
"Le fait que nous travaillions avec 3M, un expert mondial en PFAS, était vraiment la première fois que des experts en rayonnements ionisants, en accélérateurs de faisceaux d'électrons et en PFAS travaillaient sur le même projet", a déclaré Cooper.
Les méthodes conventionnelles de traitement de l’eau, telles que l’osmose inverse, le charbon actif granulaire ou la résine échangeuse d’ions, ne détruisent pas les PFAS ; ils concentrent simplement les PFAS sous une forme qui nécessite ensuite un traitement ou une élimination. Dans certains cas, les techniques conventionnelles de traitement de l'eau peuvent même aggraver la contamination de l'environnement.
En revanche, le faisceau d’électrons détruit activement les produits chimiques permanents et le fait rapidement, ce qui permet de traiter un plus grand volume d’eau dans le même laps de temps que d’autres méthodes. Les molécules PFAS sont difficiles à décomposer car elles contiennent une liaison carbone-fluor, qui est très forte et c’est la raison pour laquelle les PFAS sont couramment utilisées dans l’industrie chimique. Mais la force de ce lien C-F est aussi la raison pour laquelle ils ne se décomposent pas dans la nature. Le faisceau d'électrons, cependant, est très efficace pour rompre cette liaison C-F.
Les faisceaux d'électrons pourraient être utilisés dans des méthodes de pompage et de traitement, une approche courante de traitement des eaux souterraines ou dans une usine de fabrication, traitant directement les flux de déchets avant qu'ils ne quittent l'installation.
L’équipe du Fermilab a utilisé des échantillons d’eau contaminée par PFAS fournis par 3M qui ont été scellés dans des récipients étanches au gaz de la taille d’un marqueur pour tableau blanc. Chacun des récipients était en verre borosilicaté, qui ne serait pas affecté de manière significative par l'exposition aux faisceaux d'électrons, et un joint en aluminium était serti sur le verre avec un morceau de caoutchouc sans PFAS entre l'aluminium et le verre. Un grand soin a été pris pour s’assurer qu’il n’y avait pas de PFAS dans les matériaux utilisés pour abriter les échantillons. Le Laboratoire Fermi a irradié ces échantillons avec le faisceau d'électrons et les a renvoyés à 3M.
3M a échantillonné à la fois l'espace libre (l'air au sommet du conteneur) et le liquide pour vérifier que le PFAS concerné avait été détruit sans rejet de produits dangereux dans l'air.
Les PFAS sont répandus dans de nombreuses industries, tout comme la dépendance humaine à l’égard de produits essentiels contenant des PFAS, tels que les ordinateurs et les batteries lithium-ion. L'un des produits contenant des PFAS les plus problématiques en termes de contamination environnementale a toujours été la mousse filmogène aqueuse, ou AFFF, qui était utilisée pour lutter contre les incendies dans les aéroports et dans l'armée; il est composé de PFOA et de PFOS.
Lorsque vous pulvérisez AFFF sur un liquide, celui-ci se déplace vers la surface et éteint le feu en empêchant l'oxygène d'y accéder. Mais lorsqu’il est utilisé, il peut s’infiltrer dans le sol et les eaux souterraines. L'AFFF est utilisé aux États-Unis et dans le monde depuis des décennies, en grande partie par l'industrie militaire et aéronautique. Récemment, le gouvernement et l’industrie ont commencé à examiner des substituts sans PFAS. Cependant, les alternatives n'existent pas dans de nombreuses applications et sont difficiles à trouver ou fonctionnent moins efficacement.
Bien que les faisceaux d’électrons soient très efficaces pour décomposer des suites entières de composés PFAS, tous les composés n’ont pas encore été testés. Les chercheurs ont découvert que tous les composés PFAS que l’Agence américaine de protection de l’environnement envisage actuellement de réglementer dans l’eau potable étaient efficacement détruits par la technologie des faisceaux d’électrons. Mais il peut y avoir des types de PFAS qu'un faisceau d'électrons ne peut pas détruire.
Les recherches se poursuivent sur plusieurs fronts pour trouver des alternatives aux PFAS. Dans le même temps, les leaders scientifiques et industriels continueront de rechercher et d’améliorer les méthodes permettant d’éradiquer ces produits chimiques permanents dans l’environnement. Le Laboratoire Fermi et sa technologie par faisceau d'électrons sont à l'avant-garde de cette recherche.
Fourni par le Laboratoire national des accélérateurs Fermi
