Un groupe de produits chimiques industriels connus sous le terme abrégé de « PFAS » a infiltré les confins de notre planète avec une importance que les scientifiques commencent seulement à comprendre.

Les PFAS (substances per- et polyfluoroalkylées) sont des composés fluorés fabriqués par l'homme qui nous ont donné des revêtements antiadhésifs, polit, cires, produits de nettoyage et mousses anti-incendie utilisés dans les aéroports et les bases militaires. Ils sont dans les biens de consommation comme les tapis, peinture murale, sacs de pop-corn et chaussures hydrofuges, et ils sont essentiels dans l'aérospatiale, automobile, télécommunications, stockage de données, secteurs de l'électronique et de la santé.

La liaison chimique carbone-fluor, parmi les plus forts de la nature, est la raison du succès fou de ces produits chimiques, ainsi que les immenses défis environnementaux qu'ils ont causés depuis les années 1940. Des résidus de PFAS ont été trouvés dans certaines des sources d'eau les plus vierges, et dans les tissus des ours polaires. La science et l'industrie sont appelées à nettoyer ces produits chimiques persistants, dont quelques-uns, en certaines quantités, ont été liés à des effets néfastes sur la santé des humains et des animaux.

Parmi ceux qui résolvent ce problème extrêmement difficile se trouvent les ingénieurs du Walter Scott, Jr. College of Engineering de l'Université d'État du Colorado. La CSU fait partie d'un nombre limité d'institutions possédant l'expertise et l'instrumentation sophistiquée pour étudier les PFAS en révélant leur présence dans des quantités inimaginables de traces.

Maintenant, Les ingénieurs CSU dirigés par Jens Blotevogel, professeur adjoint de recherche au Département de génie civil et environnemental, ont publié une nouvelle série d'expériences portant sur un composé PFAS particulier appelé acide dimère d'oxyde d'hexafluoropropylène, mieux connu sous son nom commercial, GenX. Le chimique, et d'autres procédés de polymérisation qui utilisent des chimies similaires, sont utilisés depuis une dizaine d'années. Ils ont été développés pour remplacer les anciens produits chimiques PFAS connus sous le nom de composés "C8" qui étaient - et sont toujours - particulièrement persistants dans l'eau et le sol, et très difficile à nettoyer (d'où leur surnom, « des produits chimiques pour toujours »).

GenX est devenu un nom familier dans la région du bassin de Cape Fear en Caroline du Nord, où il a été découvert dans l'eau potable locale il y a quelques années. L'entreprise responsable, Chemours, s'est engagé à réduire de 99,99 % les produits chimiques organiques fluorés dans les émissions atmosphériques locales, et les émissions dans l'air et dans l'eau de ses opérations mondiales d'au moins 99 % d'ici 2030. Au cours des dernières années, Chemours a également financé l'équipe de Blotevogel à CSU alors qu'elle teste des méthodes innovantes qui aideraient l'environnement ainsi que les obligations de nettoyage héritées de l'entreprise.

Écrire dans Sciences et technologies de l'environnement , Blotevogel s'est associé à Tiezheng Tong, professeur assistant en génie civil et environnemental, pour démontrer un « train de traitement » efficace qui combine plusieurs technologies pour isoler et détruire avec précision les résidus GenX dans l'eau.

L'une des pratiques actuelles de traitement de l'eau contaminée par GenX est l'incinération à haute température, un processus « excessivement coûteux, " selon les chercheurs, et très coûteux pour la récupération d'eau et d'énergie. "Ça marche, " Blotevogel a dit, "mais ce n'est pas durable."

Les chercheurs proposent une meilleure solution. Tong, un expert de premier plan dans les méthodes de filtration membranaire et de dessalement pour les risques environnementaux, utilisé une membrane de nanofiltration avec des tailles de pores appropriées pour filtrer 99,5 % des composés GenX dissous. Une fois que ce flux de déchets concentré est généré, les chercheurs ont montré que l'oxydation électrochimique, que Blotevogel considère comme l'une des technologies les plus viables pour le nettoyage destructeur des PFAS, peut alors décomposer les déchets en produits inoffensifs.

Actuellement, les entreprises peuvent également utiliser plusieurs mesures pour éliminer les PFAS de l'eau à des niveaux acceptables :adsorption sur charbon actif, échange d'ion, et l'osmose inverse. Bien que ces trois technologies puissent être très efficaces, ils n'entraînent pas directement la destruction des composés PFAS, dit Blotevogel.

La solution alternative de traitement électrochimique des chercheurs de la CSU utilise des électrodes pour transformer chimiquement le PFAS en composés plus bénins. Le laboratoire de Blotevogel a démontré plusieurs efforts de décontamination à l'échelle pilote réussis, et s'efforce de continuer à optimiser leurs méthodologies. Combiné avec le système de nanofiltration de Tong, le flux de déchets serait dirigé et concentré, économiser de l'argent aux entreprises et réduire l'empreinte carbone de l'ensemble du processus.

Les chercheurs espèrent continuer à travailler ensemble pour affiner leur processus, par exemple, en testant différents types de membranes de filtration pour déterminer les matériaux et la conception les plus optimaux.