PFAS dans les lixiviats de décharge et les eaux souterraines : Études d’évaluation des traitements

Introduction

Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) constituent une classe de polluants persistants fortement préoccupants pour l’environnement et la santé publique. Leur présence notable dans les lixiviats issus des décharges ainsi que la contamination des eaux souterraines posent d’importants défis pour la gestion environnementale moderne. Cet article se concentre sur l’évaluation comparative des techniques de traitement actuelles des PFAS dans ces matrices complexes en tenant compte de l’efficacité, des mécanismes impliqués et des limitations opérationnelles.

Contextualisation des PFAS et de leur occurrence dans les lixiviats

Les PFAS sont largement utilisés dans de nombreuses applications industrielles et domestiques pour leurs propriétés résistantes à l’eau et aux agents chimiques. En raison de leur persistance extrême et de leur mobilité, ils s’accumulent dans les décharges, entraînant leur relargage dans les lixiviats.

• Sources de PFAS : produits textiles, mousses anti-incendie, emballages alimentaires, traitements de surface
• Résistance à la biodégradation : la structure C-F confère une résilience unique aux processus naturels de dégradation
• Impact sur les milieux hydriques : contamination persistante des nappes phréatiques et des surfaces aquifères situées au voisinage des sites d’enfouissement

Techniques de traitement des PFAS dans les lixiviats de décharge

Face à la complexité des matrices de lixiviat, diverses stratégies de traitement ont été testées et évaluées, chacune présentant des avantages, des limites spécifiques et des conditions opérationnelles particulières.

Adsorption sur charbon actif

L’adsorption est la méthode la plus répandue grâce à son efficacité pour une large gamme de PFAS.

• Charbon actif en grains (GAC) et charbon actif en poudre (PAC)
• Efficacité : variable selon la chaîne carbonée des PFAS
• Limites : saturation rapide, capacité réduite pour les PFAS à chaîne courte, nécessité de régénération fréquente

Filtration membranaire

Cette approche repose sur les technologies de nanofiltration et d’osmose inverse pour séparer les PFAS des flux d’eau.

• Nanofiltration : performance élevée pour les PFAS de grande taille
• Osmose inverse : élimination quasi complète des PFAS, mais production de concentrats nécessitant une gestion secondaire
• Contraintes : coût énergétique élevé, encrassement membranaire, formation de sous-produits

Traitement par oxydation avancée

Des procédés tels que l’ozonation, la photo-oxydation et le peroxyde d’hydrogène activé sont évalués pour la dégradation directe des PFAS.

• Avantages : potentiel de minéralisation totale
• Limites : efficacité modérée vis-à-vis des PFAS les plus stables, dépendance à la matrice du lixiviat (matière organique, ions)
• Exemples : combinaison UV/peroxyde pour augmenter la réactivité

Échanges d’ions

Des résines échangeuses d’ions sont appliquées pour capturer les anions PFAS présents dans l’eau.

• Spécificité : efficacité élevée pour les espèces anioniques
• Problématique : compétition avec d’autres anions, saturation des résines, nécessité d’une régénération adaptée

Facteurs influençant la performance des traitements

Plusieurs facteurs modulent l’efficacité des traitements appliqués :

• Type de PFAS cible : différence de comportement entre chaînes longues (PFOA, PFOS) et courtes (PFBA, PFBS)
• Concentration initiale et charge organique : présence de matières organiques dissoutes peut inhiber la réactivité
• Paramètres physico-chimiques du lixiviat : pH, turbidité, salinité influencent le rendement

Risques et limitations des traitements actuels

Bien que des avancées notables aient été réalisées, certaines limitations restent prégnantes :

• Gestion des sous-produits : la destruction des PFAS peut générer des composés fluorés intermédiaires, parfois plus toxiques
• Transfert de pollution : certains procédés ne retirent pas définitivement les PFAS mais les concentrent dans une autre phase (boues, concentrats de membrane)
• Coûts de fonctionnement : dépenses élevées liées à l’énergie, à la maintenance et à l’élimination des résidus

Vers une optimisation intégrée : stratégies novatrices

Des combinaisons de procédés classiques et émergents sont à l’étude pour augmenter le rendement global du traitement :

• Traitement séquentiel : pré-traitement sur charbon actif suivi d’osmose inverse
• Approches hybrides : couplage des systèmes membranaires à l’oxydation avancée ou échanges d’ions
• Recherche sur les minéralisations électrochimiques : dégradation directe sur électrode d’oxyde métallique conducteur

Surveillance et recommandations pour l’avenir

La complexité chimique et la diversité des PFAS imposent une actualisation constante des stratégies analytiques et opérationnelles.

• Analyses multi-résidus : techniques de spectrométrie de masse pour le suivi de l’ensemble de la famille des PFAS
• Surveillance en continu : dispositifs in situ pour l’identification rapide des pollutions
• Recherche translationnelle : intégration des données d’évaluation toxicologique pour hiérarchiser les priorités de gestion

Conclusion

Les études d’évaluation du traitement des PFAS dans les lixiviats de décharge et les eaux souterraines mettent en lumière la nécessité d’une approche intégrée, alliant solutions physico-chimiques et optimisations procédurales. Le développement de méthodes innovantes et l’adaptation permanente aux contextes locaux constituent les clés pour la maîtrise effective de cette problématique environnementale majeure.

Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479725032542?dgcid=rss_sd_all