Les filtres PFAS disponibles pour les déchets industriels sont généralement constitués de charbon actif. Comme cela est relativement coûteux, les chercheurs recherchent des matériaux filtrants alternatifs pour les soi-disant « toxines éternelles », dont les résidus dangereux ne se dégradent que très lentement dans l'environnement.
Une équipe de la TU Bergakademie Freiberg propose désormais une argile à base de bentonite modifiée avec des substances organiques comme éventuel filtre PFAS. La recherche est publiée dans le numéro actuel de la revue Chemie Ingenieur Technik .
Lors de tests en laboratoire, l'équipe dirigée par le professeur de chimie Martin Bertau a atteint une performance de filtration allant jusqu'à 95 % de l'acide perfluoroheptanoïque (PFHpA) avec ce matériau innovant. PFHpA est un représentant éminent des PFAS et est fréquemment détecté dans les analyses environnementales. "Les argiles organiques sont connues pour leur bon effet filtrant. Nous avons maintenant étudié la modification du matériau à l'aide d'additifs organiques spécialisés dans la 'capture' des PFAS", explique Bertau.
Les chimistes peuvent insérer des additifs organiques entre les couches d'argile fendues en laboratoire, comme dans une pile de cartes. "Les composants organiques ressortent des composants argileux de telle sorte que les atomes de carbone peuvent interagir avec le PFAS", explique Paul Scapan, qui étudie les filtres en argile pour sa thèse de doctorat. "Ces atomes de carbone ont la capacité de saisir les molécules PFAS et de les lier." L'argile organique avec le PFAS lié peut ensuite être incinérée à une température d'au moins 1 200 degrés, détruisant complètement les polluants.
Scapan étudie actuellement quelles molécules facilement biodégradables peuvent le mieux remplir la fonction de préhension des différents PFAS. Si les additifs sont respectueux de l'environnement, le filtre à cendres d'argile peut être entièrement réutilisé. "Le matériau convient par exemple à une transformation ultérieure en géopolymères, comme alternative au ciment respectueuse de l'environnement", explique Bertau.
Grâce aux différents additifs, l'effet filtrant des argiles organiques innovantes peut être adapté spécifiquement à de nombreux composés alkyles perfluorés et polyfluorés. "Par rapport aux filtres à charbon actif actuellement disponibles sur le marché, les argiles organiques coûteraient environ un dixième du coût en termes de performances d'élimination des PFAS, selon l'état actuel de nos connaissances", explique Scapan.
PFAS signifie substances alkylées per- et polyfluorées. Dans les composés organiques produits industriellement, les atomes d’hydrogène sont remplacés par des atomes de fluor. Cela les rend extrêmement résistants. Plus de 10 000 produits chimiques solides, liquides et gazeux sont des PFAS, dont certains sont cancérigènes et nocifs pour la santé. Ils sont utilisés, par exemple, dans les sprays d'imprégnation, les vêtements fonctionnels, les produits médicaux et les revêtements antiadhésifs.
Des résidus dangereux de PFAS sont détectés dans l’environnement partout dans le monde et s’accumulent dans l’eau, le sol, les plantes et les animaux. Les PFAS peuvent même être trouvés dans les régions polaires et dans le sang des enfants. Même si l’UE prévoit une future interdiction des PFAS, ces substances ont déjà été rejetées dans l’environnement et ne se dégradent que très lentement. Une interdiction de tous les PFAS est actuellement en discussion et est en cours d'élaboration par l'Agence européenne des produits chimiques (ECHA).
Plus d'informations : Paul Scapan et al, Argile organique à piliers :synthèse, caractérisation et applications pour le traitement des substances perfluoroalkylées, Chemie Ingenieur Technik (2023). DOI :10.1002/cite.202300097
Fourni par la Technische Universität Bergakademie Freiberg
