Des scientifiques ont découvert un moyen simple de détruire les « produits chimiques éternels » toxiques

Jun 14, 2024

Les chimistes ont découvert un moyen simple de se débarrasser de certains types de PFAS, les produits chimiques toxiques laissés par les plastiques.

Depuis plus d’un siècle, notre monde est fait de plastique. On le trouve dans tout, de la mousse anti-incendie aux bouteilles d'eau en passant par les poêles antiadhésives, ce qui donne des produits pratiques et durables. Mais à long terme, le plastique libère des produits chimiques dangereux, appelés substances perfluoroalkyles et polyfluoroalkyles (PFAS), qui s'infiltrent dans le sol et les eaux souterraines. Ces « produits chimiques éternels » sont partout aujourd’hui : dans nos réserves de boisson, notre alimentation, l’air et même notre corps, où ils peuvent entraîner des conséquences indésirables, notamment le cancer, des problèmes de développement du nourrisson et un affaiblissement de l’immunité.

Les scientifiques ont travaillé sur des moyens de détruire les produits chimiques PFAS qui imprègnent notre environnement, mais il n’existe aucune méthode simple. C'est parce que ces composés isolés ne réagissent à rien, pas aux agents biologiques ou chimiques. Ils ne collent que les uns aux autres et résistent à la déchirure. Les méthodes actuelles nécessitent « des conditions très difficiles pour décomposer ces composés », selon des chimistes de l’Université Northwestern à Evanston, dans l’Illinois. Jusqu’à présent, la manière de rompre ces obligations PFAS n’était pas claire.

Les travaux récents de cette équipe, publiés dans la revue Science le 18 août, prouvent que le pouvoir tenace des liaisons PFAS peut en fait être brisé. Les scientifiques ont découvert un moyen de désintégrer deux formes concentrées et toxiques de PFAS en composés plus petits et inoffensifs qui se décomposent. Utilisant une chaleur douce, un solvant et de l’hydroxyde de sodium (lessive, base de certains savons), la méthode est à la fois simple et peu coûteuse. Il fonctionne pour deux grandes catégories de PFAS imprégnant l’environnement aujourd’hui : l’acide perfluorooctanoïque (PFOA) et l’un de ses substituts courants, connu sous le nom de GenX.

La difficulté traditionnelle de détruire un composé PFAS réside dans ses nombreuses liaisons carbone-fluor, que les chimistes organiques connaissent comme les liaisons les plus fortes. Ils nécessitent une chaleur immense (environ 400 degrés Celsius) et une pression pour se briser, ce qui peut entraîner des cas de contamination de l'air pendant l'incinération, explique William Dichtel, l'auteur principal de la nouvelle étude, dans un communiqué de presse. "Dans l'État de New York, une usine prétendant incinérer les PFAS rejetait certains de ces composés dans l'air", explique Dichtel, professeur de chimie. « Les composés étaient émis par les cheminées et dans la communauté locale. » Et enterrer les PFAS ne fait que les amener à contaminer l’environnement après quelques décennies, ajoute-t-il.

Tous les PFAS ne se décomposent pas en microplastiques, mais certains, comme le fluorure de polyvinyle (PVF) et le polytétrafluoréthylène (PTFE), le font. Les PFAS sont également utilisés dans les revêtements pour textiles synthétiques et dans les plastiques qui se décomposent en microplastiques à base de fibres ou de particules. Explorons la connexion.

Il s’avère que les produits chimiques PFAS ont un point faible : ils contiennent souvent des atomes d’oxygène chargés à une extrémité de leurs molécules. L'équipe de Dichtel a choisi un solvant rare, le diméthylsulfoxyde, qui leur a permis de chauffer doucement le PFAS entre 80 et 120 degrés Celsius avec de l'hydroxyde de sodium, un réactif typique qui contribue à provoquer une réaction chimique. Le résultat fut une série de réactions, à commencer par la chute des atomes d’oxygène chargés. Ensuite, les atomes de fluor sont également tombés, abandonnant leurs compagnons carbonés pour former du fluorure, une forme sûre de fluor. L’ensemble du processus n’a pris que 12 heures, après quoi plus de 90 % des produits chimiques PFAS ont été convertis en sous-produits carbonés sûrs. Dichtel a qualifié le groupe d'atomes chargés de « talon d'Achille » de la molécule PFAS dans le communiqué.

Lors de tentatives précédentes pour détruire les PFAS, d’autres chercheurs ont utilisé des températures élevées, jusqu’à 400 degrés Celsius. La nouvelle technique, basée sur un réactif peu coûteux et des conditions plus douces, a provoqué la chute des atomes de carbone de deux ou trois atomes à la fois, a découvert le groupe grâce à des recherches plus approfondies utilisant des modèles de mécanique quantique pour mieux comprendre la chimie du processus. Dichtel espère que leur analyse fournira une clé à d'autres personnes effectuant des recherches similaires.