Un nouveau capteur détecte les produits chimiques nocifs dans l'eau potable
Un système convivial pourrait offrir un moyen rapide et bon marché de tester les PFAS
Des chimistes du MIT ont conçu un capteur qui détecte de minuscules quantités de substances perfluoroalkyles et polyfluoroalkyles (PFAS), des produits chimiques que l'on trouve dans les emballages alimentaires, les ustensiles de cuisine antiadhésifs et de nombreux autres produits de consommation.
Ces composés, également connus sous le nom de "produits chimiques à vie" parce qu'ils ne se décomposent pas naturellement, ont été associés à toute une série d'effets nocifs sur la santé, notamment le cancer, les problèmes de reproduction et la perturbation des systèmes immunitaire et endocrinien.
En utilisant la nouvelle technologie des capteurs, les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient détecter des niveaux de PFAS aussi bas que 200 parties par billion dans un échantillon d'eau. Le dispositif qu'ils ont conçu pourrait permettre aux consommateurs de tester leur eau potable et pourrait également être utile dans les industries qui dépendent fortement des produits chimiques à base de PFAS, notamment la fabrication de semi-conducteurs et d'équipements de lutte contre les incendies.
"Ces technologies de détection répondent à un réel besoin. Nous sommes coincés avec ces produits chimiques pour longtemps, nous devons donc être capables de les détecter et de nous en débarrasser", explique Timothy Swager, professeur de chimie John D. MacArthur au MIT et auteur principal de l'étude, qui paraît cette semaine dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (comptes rendus de l'Académie nationale des sciences).
Les autres auteurs de l'article sont Sohyun Park, ancien postdoc du MIT et auteur principal, et Collette Gordon, étudiante diplômée du MIT.
Détection des PFAS
Les revêtements contenant des PFAS sont utilisés dans des milliers de produits de consommation. Outre les revêtements antiadhésifs des ustensiles de cuisine, ils sont également couramment utilisés dans les vêtements déperlants, les tissus antitaches, les boîtes à pizza résistantes à la graisse, les cosmétiques et les mousses anti-incendie.
Ces produits chimiques fluorés, largement utilisés depuis les années 1950, peuvent être libérés dans l'eau, l'air et le sol par les usines, les stations d'épuration et les décharges. Ils ont été retrouvés dans les sources d'eau potable des 50 États américains.
En 2023, l'Agence de protection de l'environnement a créé une "limite sanitaire consultative" pour deux des produits chimiques PFAS les plus dangereux, à savoir l'acide perfluorooctanoïque (PFOA) et le sulfonate de perfluorooctyle (PFOS). Ces avis prévoient une limite de 0,004 partie par billion pour l'APFO et de 0,02 partie par billion pour le SPFO dans l'eau potable.
Actuellement, le seul moyen pour un consommateur de déterminer si son eau potable contient des PFAS est d'envoyer un échantillon d'eau à un laboratoire qui effectue des tests par spectrométrie de masse. Toutefois, ce processus prend plusieurs semaines et coûte des centaines de dollars.
Pour créer un moyen moins coûteux et plus rapide de tester les PFAS, l'équipe du MIT a conçu un capteur basé sur la technologie du flux latéral - la même approche que celle utilisée pour les tests rapides de Covid-19 et les tests de grossesse. Au lieu d'une bandelette de test recouverte d'anticorps, le nouveau capteur est intégré à un polymère spécial appelé polyaniline, qui peut passer de l'état semi-conducteur à l'état conducteur lorsque des protons sont ajoutés au matériau.
Les chercheurs ont déposé ces polymères sur une bande de papier nitrocellulose et les ont enduits d'un agent tensioactif capable d'extraire les fluorocarbures tels que les PFAS d'une goutte d'eau placée sur la bande. Lorsque cela se produit, les protons des PFAS sont attirés dans la polyaniline et la transforment en conducteur, réduisant ainsi la résistance électrique du matériau. Ce changement de résistance, qui peut être mesuré avec précision à l'aide d'électrodes et envoyé à un appareil externe tel qu'un smartphone, donne une mesure quantitative de la quantité de PFAS présente.
Cette approche ne fonctionne qu'avec les PFAS acides, qui comprennent deux des PFAS les plus nocifs : le PFOA et l'acide perfluorobutanoïque (PFBA).
Un système convivial
La version actuelle du capteur peut détecter des concentrations aussi faibles que 200 parties par billion pour le PFBA et 400 parties par billion pour le PFOA. Ces concentrations ne sont pas assez faibles pour répondre aux directives actuelles de l'EPA, mais le capteur n'utilise qu'une fraction de millilitre d'eau. Les chercheurs travaillent actuellement sur un dispositif à plus grande échelle qui serait capable de filtrer environ un litre d'eau à travers une membrane en polyaniline, et ils pensent que cette approche devrait multiplier la sensibilité par plus de cent, dans le but de respecter les niveaux très bas recommandés par l'EPA.
"Nous envisageons un système domestique facile à utiliser", explique M. Swager. "On peut imaginer mettre un litre d'eau, le laisser passer à travers la membrane et disposer d'un appareil qui mesure le changement de résistance de la membrane.
Un tel dispositif pourrait constituer une alternative moins coûteuse et plus rapide aux méthodes actuelles de détection des PFAS. Si des PFAS sont détectés dans l'eau potable, il existe des filtres disponibles dans le commerce qui peuvent être utilisés sur l'eau potable domestique pour réduire ces niveaux. La nouvelle méthode d'analyse pourrait également être utile aux usines qui fabriquent des produits contenant des substances chimiques PFAS, afin qu'elles puissent vérifier si l'eau utilisée dans leur processus de fabrication peut être rejetée sans danger dans l'environnement.
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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