Inventées il y a près d’un siècle, les substances per- et poly-fluoroalkyles, également connues sous le nom de « produits chimiques éternels », étaient autrefois largement utilisées pour créer des produits tels que des ustensiles de cuisine, des vêtements imperméables et des articles de soins personnels. Aujourd’hui, les scientifiques comprennent que l’exposition aux PFAS peut entraîner un certain nombre de problèmes de santé humaine, tels que des malformations congénitales et le cancer. Mais comme les liaisons contenues dans ces produits chimiques ne se décomposent pas facilement, elles sont notoirement difficiles à éliminer de l’environnement.

De telles difficultés ont conduit des chercheurs de l’Ohio State University à étudier comment la dégradation par ultrasons, un processus qui utilise le son pour dégrader les substances en divisant les molécules qui les composent, pourrait agir contre différents types et concentrations de ces produits chimiques.

En menant des expériences sur des mélanges fabriqués en laboratoire contenant trois composés de fluorotélomères sulfonates de tailles différentes – des composés PFAS généralement présents dans les mousses anti-incendie – leurs résultats ont montré que sur une période de trois heures, les composés les plus petits se dégradaient beaucoup plus rapidement que les plus gros. Cela contraste avec de nombreuses autres méthodes de traitement des PFAS dans lesquelles les plus petites PFAS sont en réalité plus difficiles à traiter.

« Nous avons montré que les petits composés difficiles peuvent être traités, et plus efficacement que les composés plus gros », a déclaré Linda Weavers, co-auteur de l’étude et professeur de génie civil, environnemental et géodésique à l’Ohio State University. « C’est ce qui rend cette technologie potentiellement très précieuse. »

La recherche a été publiée dans Le Journal de Chimie Physique A.

Cet article, l’une des rares études visant à déterminer comment les ultrasons pourraient être utilisés pour débarrasser notre environnement des produits chimiques toxiques PFAS, est une extension des recherches antérieures de Weavers qui ont déterminé que la même technologie pourrait également dégrader les produits pharmaceutiques dans les robinets municipaux et les eaux usées.

« Les composés PFAS sont uniques car bon nombre des technologies de destruction que nous utilisons en ingénierie environnementale pour d’autres composés difficiles à éliminer ne fonctionnent pas pour eux », a déclaré Weavers. « Nous devons donc vraiment développer une gamme de technologies pour déterminer lesquelles pourraient être utiles dans différentes applications. »

Contrairement à d’autres méthodes de destruction traditionnelles qui tentent de décomposer les PFAS en les faisant réagir avec des produits chimiques oxydants, les ultrasons purifient ces substances en émettant un son à une fréquence bien inférieure à celle généralement utilisée pour l’imagerie médicale, a déclaré Weavers. L’onde de pression grave des ultrasons comprime et sépare la solution, ce qui crée ensuite des poches de vapeur appelées bulles de cavitation.

« Au fur et à mesure que les bulles s’effondrent, elles gagnent tellement d’élan et d’énergie qu’elles se compriment et se surcompressent, réchauffant ainsi la bulle », a déclaré Weavers.

Tout comme les puissantes chambres de combustion, les températures à l’intérieur de ces minuscules bulles peuvent atteindre jusqu’à 10 000 Kelvin, et c’est cette chaleur qui brise les liaisons carbone-fluor stables qui composent les PFAS et rend les sous-produits essentiellement inoffensifs. Malheureusement, cette méthode de dégradation peut être coûteuse et extrêmement gourmande en énergie, mais avec peu d’autres options, le public devrait peut-être envisager d’investir dans cette méthode pour protéger les eaux souterraines destinées à la boisson et à d’autres usages, a déclaré Weavers.

Alors que les industries manufacturières commencent à abandonner l’utilisation des PFAS, les agences de réglementation s’efforcent de sensibiliser le public à la manière de les éviter. Plus tôt cette année, l’Environmental Protection Agency des États-Unis a proposé le National Primary Drinking Water Règlement (NPDWR), qui obligerait les systèmes publics d’approvisionnement en eau à surveiller certains PFAS, à informer le public de ces niveaux et à prendre des mesures pour les réduire s’ils dépassent un certain niveau. certaine limite.

Étant donné que les ultrasons sont si efficaces pour nettoyer les PFAS des solutions, l’étude conclut que les scientifiques et les agences gouvernementales devraient envisager de les utiliser dans le développement futur de technologies de traitement ainsi que dans d’autres approches de traitement combiné.

Bien que les recherches de Weavers ne soient pas prêtes à être étendues pour contribuer à des efforts anti-contamination plus importants, l’étude note que leurs travaux pourraient constituer une première étape vers la création de petits dispositifs de filtration d’eau à haute énergie destinés à un usage public à l’intérieur de la maison.

« Notre recherche consiste à réfléchir à la manière dont vous évoluez vers quelque chose de plus grand et à ce dont vous avez besoin pour que cela fonctionne », a déclaré Weavers. « Ces composés se trouvent partout, donc à mesure que nous en apprenons davantage sur eux, il est important de comprendre comment ils peuvent se dégrader et se décomposer pour faire avancer la science. »

Les autres co-auteurs sont William P. Fagan et Shannon R. Thayer, tous deux de l’État de l’Ohio.