Innovation : purification de l’eau par ultrasons

Il existe plus de 9 000 types de substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées (PFAS, selon leur acronyme en anglais), également connues sous le nom de « produits chimiques éternels ». Grâce à leur résistance à la saleté, à l’eau, à la graisse, etc., les PFAS sont utilisés dans la fabrication de lubrifiants, d’emballages alimentaires, de revêtements antiadhésifs, de mousses extinctrices, de textiles, de cosmétiques et de nombreux autres produits. Ces composés chimiques, fabriqués par l’homme et absents dans la nature, ne se dégradent pas et s’accumulent donc dans les plantes, les animaux, les sources d’eau et, de manière générale, dans l’environnement. À ce stade, on les retrouve pratiquement partout dans le monde, y compris dans l’eau de pluie et la glace arctique.

Cependant, ce qui nous concerne plus directement, c’est que les PFAS se retrouvent également dans l’eau du robinet et, par conséquent, dans nos organismes. Parmi les milliers de types existants, seuls 20 d’entre eux présents dans l’eau potable font l’objet d’une réglementation à l’échelle mondiale (2024). Plusieurs études établissent un lien entre les PFAS et le cancer ainsi que d’autres maladies. À l’heure actuelle, seule l’épuration par membrane permet de les éliminer de l’eau, bien que la majorité des stations d’épuration n’utilisent pas cette méthode. En Europe, la possibilité d’interdire complètement ces substances éternelles fait l’objet de discussions, mais aucune décision n’a encore été prise à ce sujet.

Aujourd’hui, William P. Fagan, Shannon R. Thayer et Linda K. Weavers, chercheurs du Département d’ingénierie civile, environnementale et géodésique de l’Université d’État de l’Ohio, aux États-Unis, ont trouvé une solution potentielle pour éliminer les PFAS. Leur expérience, publiée dans le Journal of Physical Chemistry A, a démontré que les ultrasons à basse fréquence dégradent différentes longueurs de chaîne du sulfonate de fluorotélomère, l’un des types de PFAS. Jusqu’à présent, on avait étudié l’utilisation d’éléments oxydants pour éliminer ces produits chimiques éternels, mais les scientifiques de l’Université d’État de l’Ohio ont montré qu’il est possible d’y parvenir sans recourir à aucun additif, offrant ainsi une solution durable.

Les ultrasons à basse fréquence compressent et étirent la solution liquide, générant des accumulations de vapeur qui explosent violemment dans un phénomène connu sous le nom de cavitation. Ces bulles de cavitation se comportent comme de petites chambres de combustion : lorsqu’elles se déplacent vers des zones à haute pression, elles se compressent rapidement, s’effondrent et libèrent une grande quantité d’énergie, atteignant des températures de plus de 9 000 °C. Cette énergie casse les liaisons carbone-fluor des PFAS, les dégrade et produit des résidus inoffensifs.

Pour l’instant, les chercheurs à l’origine de cette étude signalent que la technologie des ultrasons ne peut pas encore être appliquée à grande échelle, car elle nécessite une quantité importante d’énergie. Cependant, ils envisagent une option intéressante : des systèmes domestiques de purification de l’eau par ultrasons. « Notre recherche vise à réfléchir à la manière d’étendre cette technologie à une échelle plus large et à identifier les besoins pour qu’elle fonctionne », explique la chercheuse Linda Weavers dans des déclarations rapportées par l’Université d’État de l’Ohio. Elle conclut : « Ces composés sont présents partout ; ainsi, à mesure que nous en apprenons davantage à leur sujet, il est crucial de comprendre comment ils peuvent être dégradés et détruits pour faire progresser la science. »

Sources: Zero Water, ACCIONA I’MNOVATION, European Environment Agency, Universidad Estatal de Ohio.