La découverte d'un « produit chimique éternel » peut aider au traitement de l'eau potable

Une découverte des scientifiques de l'UC Riverside pourrait aider les fournisseurs d'eau à travers le pays alors qu'ils sont confrontés à de nouvelles normes fédérales visant à limiter les concentrations de « produits chimiques permanents » dans l'eau potable.

Connus par les scientifiques sous le nom de PFAS, ou substances poly- et perfluoroalkyles, les produits chimiques ont toujours été utilisés dans des milliers de produits, allant des sacs de chips aux mousses extinctrices. Cependant, ils sont désormais progressivement éliminés car ils se sont infiltrés dans les eaux souterraines et sont liés à certains cancers et autres maladies.

Plus tôt cette année, l'Agence américaine de protection de l'environnement a imposé des limites de qualité de l'eau qui limitent certains produits chimiques permanents à seulement 4 parties par billion dans l'eau du robinet du pays, incitant les fournisseurs d'eau à trouver des solutions de nettoyage des PFAS.

Une équipe UCR dirigée par Haizhou Liu, professeur de génie chimique et environnemental, a découvert un processus chimique qui permet à des niveaux élevés de sel normalement présents dans les eaux usées des usines de traitement de l'eau d'agir comme un catalyseur facilitant la décomposition des composés PFAS en clivant les composés obstinés. fortes liaisons fluor-carbone.

Normalement, le sel présent dans les eaux usées entrave l’épuration des polluants chimiques. Cette solution à la pollution par les PFAS est détaillée dans la revue Sciences et technologies environnementales. Le titre de l'étude est « Effets promotionnels du chlorure et du sulfate sur la destruction quasi-complète des perfluorocarboxylates dans la saumure via la photolyse UV à 185 nm optimisée par l'hydrogène : mécanismes et cinétiques ».

Les travaux s'appuient sur la découverte de Liu en 2022 selon laquelle les composés PFAS peuvent être détruits en une seule étape en irradiant l'eau avec une lumière ultraviolette de courte longueur d'onde via le réglage d'un processus qui ne nécessite pas de produits chimiques supplémentaires ni ne laisse de résidus toxiques. Les deux œuvres sont protégées par des brevets.

“Nous avons étudié les PFAS avec différentes chaînes carbonées, des chaînes courtes, et nous avons également examiné les eaux usées salées qui ont une concentration élevée de chlorure et de sulfate”, a déclaré Liu. “Les résultats montrent que la salinité des eaux usées agit comme un catalyseur lors de la réception de la lumière UV pour rendre ce processus encore plus efficace et beaucoup plus rapide.”

Liu a déclaré que le processus est extrêmement efficace pour la destruction des PFAS, car la lumière ultraviolette de courte longueur d'onde (qui est distincte de la lumière UV traditionnelle utilisée pour la désinfection de l'eau) n'est pas éteinte par les produits chimiques indésirables présents dans les eaux usées.

« Cela détruit non seulement les PFAS à chaîne longue, mais également les PFAS à chaîne courte qui sont plus difficiles à éliminer par les technologies de séparation traditionnelles », a déclaré Liu.

La percée réalisée par l'équipe de Liu devrait profiter aux fournisseurs d'eau municipaux et privés qui utilisent ou prévoient d'utiliser ce que l'on appelle la technologie « d'échange d'ions » pour séparer les composés PFAS des approvisionnements en eau potable qui créent des déchets de saumure contenant des polluants PFAS.

Dans les traitements de l’eau par échange d’ions, les molécules PFAS chargées négativement sont échangées avec des ions chargés négativement à la surface de minuscules billes de résine dans de grands réservoirs de traitement. Cela provoque la chute des polluants PFAS sur les billes.

Cependant, au bout de plusieurs mois, les billes de résine deviennent inefficaces car elles sont saturées de molécules PFAS. Les billes de résine peuvent être régénérées et réutilisées en les rinçant à l'eau salée. Cela crée des eaux usées saumurées avec une pollution PFAS fortement concentrée qui peuvent désormais être traitées avec le procédé de Liu.

L’utilité du procédé de Liu va au-delà de la destruction permanente des PFAS des usines de traitement par échange d’ions. Les eaux usées saumurées contenant des PFAS toxiques sont également produites par des technologies de traitement de l’eau qui utilisent des technologies de filtration par osmose inverse à membrane. De plus, les eaux usées des lixiviats des décharges, les eaux usées industrielles salées produites à partir de processus de fabrication chimique utilisant des polymères fluorés et les eaux souterraines saumâtres touchées par la pollution PFAS peuvent être nettoyées à l'aide de la méthode découverte par Liu et son équipe.