Détecter des "produits chimiques éternels" en moins de 3 minutes
Nouvelle méthode de laboratoire pour détecter des traces de PFAS dans des échantillons de matériaux d'emballage alimentaire, d'eau et de sol
Les PFAS ont mérité le nom de "produits chimiques à vie", et ce pour une bonne raison : ces composés artificiels, qui peuvent mettre des milliers d'années à se dégrader et que l'on retrouve dans toutes sortes de produits, des emballages alimentaires résistants aux graisses aux vêtements hydrofuges, se sont retrouvés dans près de la moitié des réserves d'eau du robinet aux États-Unis.
Dans une étude publiée dans le Journal of Hazardous Materials d'Elsevier, des chimistes de l'Institut de technologie du New Jersey ont mis au point une nouvelle méthode de laboratoire permettant de détecter des traces de PFAS dans des emballages alimentaires et des échantillons d'eau et de sol en trois minutes ou moins.
Les chercheurs affirment que leur approche pourrait accélérer considérablement les efforts déployés pour étudier et traiter la bioaccumulation des PFAS dans l'environnement, y compris plus de 2 milliards de dollars de subventions accordées par l'EPA dans le cadre de la loi bipartisane sur les infrastructures du président Biden pour permettre aux États d'effectuer des tests de qualité de l'eau et des traitements pour les contaminants émergents.
"Il existe des milliers d'espèces différentes de PFAS, mais nous devons encore comprendre l'étendue de leur distribution dans notre environnement parce que les méthodes d'essai actuelles sont coûteuses et prennent du temps, des heures étant nécessaires pour la préparation et l'analyse des échantillons dans certains cas", a déclaré Hao Chen, auteur correspondant de l'étude et professeur de chimie au NJIT. "Notre étude démontre qu'il existe une méthode beaucoup plus rapide, sensible et polyvalente qui permet de surveiller la contamination de l'eau potable, des terres et des produits de consommation en l'espace de quelques minutes.
Chen et ses collègues affirment que la nouvelle méthode - qui fait appel à une technique d'ionisation pour analyser la composition moléculaire des échantillons, appelée spectrométrie de masse par pulvérisation de papier (PS-MS) - est 10 à 100 fois plus sensible que la technique standard actuelle pour tester les PFAS, la chromatographie liquide/spectrométrie de masse.
"Les PFAS peuvent être ionisés et rapidement détectés par un spectromètre de masse à haute résolution, ce qui donne une vision claire de chaque espèce de PFAS présente et du degré de contamination jusqu'au niveau des parties par billion (ppt)", explique Chen. "Pour les matrices plus complexes comme le sol, nous avons appliqué une méthode connexe appelée spectrométrie de masse par pulvérisation de papier de dessalage (DPS-MS) qui élimine les sels qui suppriment normalement le signal ionique des PFAS. Ensemble, ces méthodes améliorent considérablement notre capacité à détecter ces composés".
"Notre limite de détection pour les PFAS est d'environ 1ppt. Pour donner un ordre d'idée, cette quantité a été comparée à une goutte d'eau dans 20 piscines olympiques", a ajouté Md Tanim-Al Hassan, premier auteur de l'article et étudiant en doctorat de chimie au NJIT.
Lors des tests, l'équipe a pu détecter les PFAS en une minute ou moins en analysant directement des morceaux de divers matériaux d'emballage alimentaire, notamment du papier pour pop-corn au micro-ondes, des boîtes de nouilles instantanées, ainsi que des emballages de frites et de hamburgers provenant de deux chaînes multinationales de restauration rapide.
L'analyse a révélé des traces de 11 molécules PFAS différentes, y compris des types courants qui ont été associés à un risque accru de cancer et à une suppression du système immunitaire, tels que l'acide perfluorooctanoïque (PFOA) et l'acide perfluorooctanesulfonique (PFOS).
Lors de l'analyse de l'eau, l'équipe a détecté des traces de PFOA dans des échantillons d'eau du robinet locale en moins de deux minutes, alors qu'elle n'a trouvé aucune trace de PFAS dans des échantillons prélevés dans l'eau filtrée de la fontaine de l'université.
"L'EPA a déjà proposé d'établir des niveaux maximaux de contamination (MCL) pour six PFAS dans l'eau potable au niveau national, et le PFOA et le PFOS en font partie", a déclaré Mengyan Li, co-auteur de l'étude et professeur agrégé de sciences environnementales au NJIT. "Cette méthode d'analyse pourrait faciliter des examens plus intensifs des PFAS toxiques qui pourraient être nécessaires dans le cadre d'une telle proposition afin de protéger la sécurité de notre approvisionnement en eau".
En utilisant le DPS-MS, l'équipe a également identifié deux espèces de PFAS à partir de 40 mg de sol en moins de trois minutes.
La méthode de détection rapide de l'équipe est d'ores et déjà testée en vue d'être utilisée avec des techniques de pointe pour l'assainissement des PFAS qui sont en cours de développement au centre BioSMART du NJIT.
"Notre laboratoire a remarquablement réussi à coupler cette méthode d'analyse à un nouveau catalyseur de dégradation, qui dégrade 98,7 % des PFAS dans les échantillons d'eau potable en l'espace de trois heures", a déclaré Wunmi Sadik, co-auteur de l'étude et président du département de chimie et de sciences environnementales du NJIT. "Ce travail pourrait avoir un impact national, mais l'effet immédiat sera ressenti dans la région du nord-est. Environ 10 % des 9,2 millions d'habitants du New Jersey ont des niveaux élevés d'acide perfluorooctanoïque dans leur eau potable, alors que la moyenne nationale est de 1,9 %."
Selon M. Chen, cette avancée pourrait également avoir un impact rapide sur le contrôle des produits de consommation, qu'il s'agisse de cosmétiques, de médicaments ou d'aliments frais ou transformés. L'équipe prévoit de démontrer les capacités de la méthode pour la surveillance de l'air également.
"À court terme, cette méthode pourrait être extrêmement utile pour garantir la sécurité des produits alimentaires... elle pourrait permettre de contrôler plus efficacement la contamination des produits agricoles par les PFAS, par exemple", a expliqué M. Chen. "Notre méthode pourrait également faire progresser l'étude des PFAS en suspension dans l'air d'une manière similaire à celle que nous avons démontrée dans cette étude, ce qui nous aiderait à résoudre ce problème environnemental très répandu.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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