Un réservoir souterrain au Danemark est le lieu d'une expérience unique :tester une technologie permettant de débarrasser l'environnement d'une pollution toxique généralisée.
L'aquifère, près de la ville de Korsør, contient des niveaux élevés de substances per- et polyfluoroalkyles, ou PFAS, qui sont des produits chimiques utilisés dans le monde entier depuis les années 1940 dans des centaines de produits, y compris les mousses anti-incendie. Les produits chimiques ont contaminé le réservoir de Korsør par le ruissellement d'une école de pompiers voisine qui utilisait de telles mousses lors d'exercices d'entraînement.
Les PFAS préoccupent les scientifiques depuis au moins les années 1990. Connus sous le nom de « produits chimiques éternels », ils ne se décomposent pas naturellement et ne peuvent être éliminés du sol et de l’eau pollués par aucune méthode existante. Ils augmentent également le risque de cancer, de troubles du système immunitaire et d'autres problèmes de santé humaine.
"Les PFAS constituent un énorme problème", a déclaré le professeur Francesco Dondero, écotoxicologue à l'Université du Piémont oriental en Italie. "Non seulement ils sont très persistants dans l'environnement, mais ils sont aussi extrêmement mobiles."
Dondero dirige un projet de recherche qui vise à améliorer la détection et l'élimination des PFAS en Europe et au-delà. Appelé SCENARIOS, le projet s'étend sur quatre ans jusqu'en octobre 2025 et a développé la technologie testée à Korsør.
Convoité par les fabricants pour leur capacité à repousser l’huile et l’eau, les PFAS sont un élément courant des emballages alimentaires, des vêtements imperméables et des tissus résistants aux taches. La production du populaire revêtement antiadhésif en téflon pour ustensiles de cuisine libère des PFAS dans l'environnement.
Les propriétés uniques des PFAS résultent de leur structure chimique, au cœur de laquelle se trouvent des chaînes d'atomes de carbone de différentes longueurs entourées d'atomes de fluor.
La liaison carbone-fluor est extrêmement solide et difficile à rompre. En conséquence, les PFAS persistent dans l'environnement pendant des centaines, voire des milliers d'années.
"Les types de PFAS avec des chaînes carbonées plus longues peuvent être partiellement éliminés du sol et de l'eau, mais nous ne disposons actuellement d'aucun outil pour ceux à chaîne courte", a déclaré Dondero. "Les sources de pollution PFAS sont également très diffuses et nous n'avons aucun moyen de les surveiller."
Les PFAS sont rejetés partout dans le monde avec les eaux usées des usines chimiques, mais pas seulement.
Ils s’échappent des décharges, contaminant les eaux souterraines et de surface. Les scientifiques ont détecté ces produits chimiques nocifs dans les calottes glaciaires de l'Arctique, dans le lait maternel et dans l'eau potable de nombreuses grandes villes.
Bien que certains des types de PFAS les plus dangereux aient déjà été interdits, beaucoup sont toujours utilisés. En conséquence, leurs concentrations dans l'environnement ne cessent d'augmenter.
L'intérêt de Dondero pour les PFAS est apparu après son déménagement à Alexandrie, une ville du nord-ouest de l'Italie dotée d'une importante usine chimique.
"J'ai déménagé ma famille ici il y a 20 ans et j'ai découvert que les ressources en eau locales avaient été contaminées par des PFAS", a déclaré Dondero. "Ils ont même trouvé du PFAS dans le sang de la population locale. C'est pourquoi j'ai monté ce projet."
SCENARIOS rassemble des universités, des instituts de recherche, des centres médicaux et des entreprises de 11 pays :Chypre, le Danemark, la Finlande, l'Allemagne, la Grèce, Israël, l'Italie, le Luxembourg, l'Espagne, la Suède et le Royaume-Uni.
Les tests à Korsør représentent le point culminant du travail du projet.
Les chercheurs se sont associés à une entreprise suédoise, Envytech Solutions, pour développer un moyen d'éliminer les PFAS à chaîne courte sans créer d'autres pollutions dans le processus.
La technique, appelée Surface Active Foam Fractionation, ou SAFF, repose sur de minuscules bulles d’air. Les chercheurs pompent et traitent l’eau contaminée de l’aquifère dans un réservoir et soufflent de l’air au fond. Au fur et à mesure que les bulles montent à travers le réservoir, elles collectent les molécules PFAS hydrofuges et les ramènent à la surface.
"Ces bulles d'air ont une énorme affinité pour les PFAS et augmentent leurs concentrations à la surface d'un facteur 100 000, permettant finalement aux déchets finaux de PFAS d'être concentrés à des niveaux dépassant un million de fois", a déclaré Dondero.
La manifestation a débuté en février 2024 et durera jusqu'en septembre.
Les chercheurs testent diverses substances qui pourraient être ajoutées à l'eau pour améliorer l'efficacité du processus d'élimination, notamment en ce qui concerne les PFAS à chaîne courte, difficiles à traiter.
Jusqu'à présent, les résultats sont prometteurs. Dans certains cas, le système a pu éliminer plus de 99 % de la contamination, selon Dondero.
La prochaine étape consistera pour les chercheurs à examiner comment détruire les déchets concentrés de PFAS de manière sûre.
"Pour l'instant, il suffirait que nous puissions le stocker quelque part jusqu'à ce que la technologie de destruction soit développée", a déclaré Dondero.
SCENARIOS fait partie d'un groupe de projets de recherche en santé qui soutiennent le Green Deal européen et font progresser un plan d'action européen zéro pollution à partir de 2021.
Le plan prévoit que, d'ici 2050, les concentrations de polluants dangereux dans l'air, le sol et l'eau diminueront à des niveaux qui ne seront plus considérés comme nocifs pour la santé et les écosystèmes naturels.
Dans le cadre de la stratégie, les PFAS devraient être progressivement éliminés à moins que leur utilisation ne soit jugée essentielle.
Mais créer un substitut non toxique, dégradable et abordable n'est pas une tâche facile.
"Dans la nature, il n'existe aucune autre alternative qui vous offre le genre de propriétés que possèdent les PFAS", a déclaré le Dr Miika Nikinmaa, chercheur en biomatériaux au Centre de recherche technique VTT de Finlande. "Ils sont également très compétitifs en termes de coûts."
Nikinmaa dirige un projet financé par l'UE visant à développer des alternatives sûres et durables aux PFAS à utiliser dans les emballages et tissus d'ameublement alimentaires.
Baptisé ZeroF, le projet de trois ans devrait se dérouler jusqu'à fin 2025.
Pour les applications d'emballage, les chercheurs expérimentent la cellulose modifiée par des acides gras ainsi que de nouvelles méthodes de revêtement et produits chimiques pour produire les propriétés souhaitées de résistance à l'eau et à l'huile.
"Nous avons réussi à créer la fonction barrière à l'eau", a déclaré Nikinmaa. "La barrière pétrolière est plus difficile. Mais le plus difficile est de réaliser les deux en même temps."
Pour remplacer les PFAS dans les textiles et les tissus d'ameublement, les chercheurs testent un type de polymère organique-inorganique appelé ORMOCER. Il a été développé par l'Institut Fraunhofer pour la recherche sur les silicates, basé en Allemagne, qui est un partenaire de ZeroF.
Le matériau peut être combiné avec divers revêtements pour correspondre le plus possible aux propriétés du PFAS.
D'ici la fin du projet, les chercheurs espèrent avoir développé et testé des alternatives aux PFAS sûres et durables qui ne seraient pas plus de 20 % plus coûteuses.
Néanmoins, Nikinmaa affirme que pour vaincre la contamination par les PFAS, il faudra l'aide des décideurs politiques européens par le biais de nouvelles règles, y compris d'éventuelles interdictions plus larges.
"Je ne m'attends pas à une avancée technologique majeure qui nous permettrait de remplacer les PFAS dans toutes les applications, de manière compétitive, dans un avenir proche, sans changements majeurs dans la législation", a-t-il déclaré. "Elles sont tout simplement trop rentables et trop pratiques. Toutes les nouvelles technologies sont plus complexes et donc plus chères."
Dondero de SCENARIOS a fait valoir ce point en affirmant que des interdictions plus strictes sur les PFAS sont nécessaires.
"Nous devons commencer à introduire des restrictions pour forcer l'industrie à les supprimer progressivement", a-t-il déclaré. "Nous ne pourrons pas les interdire dans tous les secteurs à la fois, mais nous devons commencer quelque part."
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Fourni par Horizon :le magazine européen de recherche et d'innovation
