Les produits chimiques persistent éternellement dans l'eau et le sol. Comme ils ne se décomposent pas, ils se retrouvent dans notre eau et notre nourriture, entraînant des effets sur la santé tels que le cancer et une diminution de la fertilité.
Le mois dernier, l'Agence américaine de protection de l'environnement a proposé de donner deux des produits chimiques les plus courants pour toujours, le PFOA et le PFOS, ce qui a permis aux scientifiques de les suivre et de planifier des mesures de nettoyage.
Aujourd'hui, une équipe de chercheurs du Université de Washington a une nouvelle façon de détruire le PFOA et le PFOS. Ils ont mis au point un nouveau réacteur - qui utilise de l'eau supercritique, qui se forme à haute température et pression - pour décomposer complètement les produits chimiques difficiles à détruire. Cette technologie peut traiter les anciens stocks, tels que les produits chimiques contenus dans la mousse anti-incendie, éliminer les produits chimiques concentrés déjà présents dans l'environnement et traiter les déchets industriels.
Igor Novosselov, professeur agrégé de recherche en génie mécanique à l'UW, a déclaré: "Notre réacteur chauffe l'eau très rapidement, mais il chauffe l'eau différemment que lorsque vous la faites bouillir pour des pâtes. Généralement, lorsque vous augmentez la température, l'eau bout et se transforme en vapeur. À partir de là, l'eau et la vapeur ne deviennent pas plus chaudes que 100 degrés Celsius (212 F). "
La compression de l'eau peut modifier cet équilibre et obtenir ce point d'ébullition à des températures beaucoup plus chaudes. L'augmentation de la pression peut augmenter la température d'ébullition.
L'eau finira par cesser de changer d'état de liquide à vapeur. Au lieu de cela, il atteint un point critique où l'eau entre dans la phase supercritique, une phase distincte état de la matière. L'eau n'est pas un liquide ou un gaz dans ce cas. Il se situe quelque part au milieu et les limites sont un peu floues.
La molécules d'eau ressemblent à des particules ionisées à l'état de plasma. Ces molécules partiellement séparées oscillent à des températures très élevées et à des vitesses très rapides. Les molécules organiques ne peuvent pas survivre dans un environnement aussi agressif et hautement corrosif.
Novosselov a dit, "Les produits chimiques qui survivent éternellement dans l'eau normale, tels que le PFOS et le PFOA, peuvent être décomposés en eau supercritique à un rythme très élevé. Si nous obtenons les bonnes conditions, ces molécules récalcitrantes peuvent être détruites, ne laissant aucun produit intermédiaire et ne produisant que des substances inoffensives, telles que le dioxyde de carbone, d'eau, et des sels fluorés, souvent ajoutés à l'eau municipale et au dentifrice.
"Nous l'avons initialement conçu pour décomposer les agents de guerre chimique, qui sont également difficiles à détruire. Il nous a fallu cinq ans pour fabriquer le réacteur.
«Il y avait des questions importantes telles que, comment pouvons-nous maintenir les choses à cette pression? A l'intérieur du réacteur, la pression est 200 fois plus élevée qu'au niveau de la mer. Une autre question que nous avions était : comment s'assurer que le réacteur s'enflamme et fonctionne à une température désignée en mode continu ?
Comment fonctionne le réacteur ?
Le réacteur contient un tuyau en acier inoxydable épais d'environ un pied de long et un pouce de diamètre. Les scientifiques peuvent faire varier la température à l'intérieur pour déterminer la température à laquelle ils doivent aller pour détruire un produit chimique. Certains produits chimiques nécessitent 400 C (752 F) et certains 650 C (1202 F).
Les scientifiques introduisent continuellement du carburant pilote, de l'air et le produit chimique que nous souhaitons éliminer, comme le SPFO, dans l'eau supercritique au sommet du réacteur. Le carburant fournit la chaleur nécessaire pour maintenir la combinaison supercritique, et le SPFO se combine rapidement avec ce milieu agressif.
Globalement, le temps de réaction est inférieur à une minute.
Novosselov a dit, « Au fond du réacteur, le mélange est refroidi pour produire à la fois une décharge liquide et gazeuse. Nous pouvons analyser ce qui se trouve dans les phases liquide et gazeuse pour déterminer si nous avons détruit le produit chimique. »
Les scientifiques ont réalisé la même expérience avec le PFOS et le PFOA. L'EPA les réglemente tous les deux. Il a été constaté que le PFOA disparaît dans des conditions supercritiques douces (environ 400 degrés C ou 750 F), mais pas le PFOS. Il a fallu attendre que nous atteignions 610 degrés C (1130 F) pour voir la destruction du SPFO.
À cette température, le SPFO et tous les intermédiaires ont été détruits — en 30 secondes.
Les tests de PFOS ont révélé que plusieurs composés intermédiaires, dont le PFOA, peuvent se développer à des températures plus basses. Certains de ces produits de dégradation sont apparus en phase liquide, ce qui suggère que les effluents des installations de fabrication utilisant des produits chimiques permanents peuvent en contenir. Mais d'autres intermédiaires sortent en phase gazeuse, ce qui est problématique car les émissions de gaz ne sont généralement pas réglementées.
Novosselov a affirmé Valérie Plante., « Ces molécules contiennent du fluor, et nous savons que ces types de gaz contribuent aux effets de serre. À l'heure actuelle, nous n'avons aucun moyen de surveiller la pollution par les gaz en temps réel, et nous ne savons pas combien nous produirons ni même leur composition chimique exacte. »
«Nous avons quelques prochaines étapes. Nous avons utilisé le réacteur pour voir à quel point il détruit d'autres produits chimiques pour toujours en plus du PFOS et du PFOA. Nous évaluons également dans quelle mesure cette technologie pourrait fonctionner pour des scénarios réels.
Journal de référence:
- Joanna Li, Igor V. Novosselov, et al. Destruction du SPFO dans un réacteur d'oxydation continue à eau supercritique. Journal de génie chimique. EST CE QUE JE: 10.1016/j.cej.2022.139063
