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Partout dans le monde, des scientifiques testent diverses méthodes pour détruire les PFAS présentes dans l’eau potable ou les rejets industriels.
C’est le cas de Bruce Rittmann, à l’Université d’État de l’Arizona, dont les travaux sont financés par le département américain de la Défense. Aux prises avec des centaines de sites contaminés après des décennies d’utilisation des mousses extinctrices lors d’entraînements, les autorités militaires consacrent « des sommes colossales à la recherche sur les PFAS. C’est leur préoccupation environnementale numéro un », dit le professeur. Directeur du Swette Center for Environmental Biotechnology, il utilise les microorganismes pour « rendre service à la société », comme il aime le dire.
Pour dégrader une molécule, les bactéries doivent d’abord avoir accès aux atomes de carbone : c’est là que leurs enzymes pourront s’accrocher pour commencer à découper la molécule. « Dans les PFAS, les atomes de fluor sont dans le chemin. » Pour aider les enzymes à se fixer, l’équipe du professeur Rittmann cherche donc à arracher les atomes de fluor qui enrobent la chaîne de carbone.
Plus facile à dire qu’à faire ! « En chimie organique, la liaison carbone-fluor est la plus difficile à briser, indique Bruce Rittmann. Les PFAS résistent aux processus naturels [qui accélèrent la dégradation], comme le contact avec l’eau ou la lumière du soleil. Il n’y a rien qui marche ! »
Car entre le carbone et le fluor, le partage d’électrons – la liaison chimique – ne se fait pas d’égal à égal : le fluor attire les électrons à lui très fortement. « J’anthropomorphise un peu, mais on pourrait dire que le fluor cherche à avoir tous les électrons pour lui tout seul. » La solution ? Lui donner ce qu’il veut !
Concrètement, on injecte de l’hydrogène gazeux dans l’eau contaminée aux PFAS, en présence de palladium (un catalyseur). L’hydrogène fournit des électrons au fluor, qui se détache « pour aller jouer tout seul dans son coin ! » illustre le professeur. L’hydrogène prend alors sa place sur la molécule.
Ainsi défluorées, les molécules de PFAS seront beaucoup plus faciles à dégrader. Arrive la deuxième étape du traitement : l’eau contaminée passe par une membrane sur laquelle vivent des microorganismes. « Notre défi est de sélectionner les bonnes espèces de bactéries pour ce travail. Nous avons seulement à leur fournir l’oxygène dont elles ont besoin pour survivre et proliférer. »
L’équipe peut ensuite « récolter » le surplus de bactéries pour les inoculer à d’autres réacteurs. La méthode devra encore être raffinée avant d’être commercialisée, mais fonctionne avec une variété de PFAS. « Une fois que nous avons retiré le fluor, les bactéries vont terminer le travail. »
Une solution ingénieuse, mais qui coûtera assurément très cher…
CORRECTION
21/11/2023: Dans une précédente version, nous indiquions que Bruce Rittmann était professeur à l’Université de l’Arizona. Il est plutôt professeur à l’Université d’État de l’Arizona.
