Destinée des PFAS dans les réseaux d’assainissement des mégapoles : analyse du « paradoxe des précurseurs » dans la réutilisation des eaux usées

Introduction

Les substances poly- et perfluoroalkylées (PFAS) représentent une famille de composés chimiques largement utilisées pour leurs propriétés hydrofuges et oléofuges. Leur résistance à la dégradation en fait des micropolluants environnementaux majeurs, particulièrement préoccupants dans le contexte des mégapoles où les volumes d’eaux usées traitées sont considérables. Cet article synthétise la trajectoire des PFAS au sein d’un vaste réseau urbain d’assainissement, en mettant l’accent sur le « paradoxe des précurseurs » qui impacte les stratégies de réutilisation des eaux traitées.

PFAS : généralités et enjeux dans les eaux usées urbaines

Les PFAS incluent des milliers de dérivés fluorés, notamment les sulfonates de perfluorooctane (PFOS), les acides perfluorooctanoïques (PFOA) et de nombreux précurseurs transformables lors des traitements. Leur stabilité moléculaire entraîne une persistance dans les milieux aquatiques, posant question quant à l’efficacité des stations d’épuration et la fiabilité de la réutilisation des effluents épurés pour l’irrigation ou la recharge artificielle des nappes phréatiques.

Flux de PFAS dans le réseau : sources et dynamiques

Origines des PFAS dans la mégapole

Les sources primaires de PFAS dans un réseau urbain incluent :

• Émissions industrielles directes.
• Utilisation de produits ménagers contenant des fluoropolymères.
• Lessivage de textiles, mousses, emballages alimentaires.
• Déversements accidentels ou usages spécialisés.

Les réseaux pluviaux peuvent également véhiculer des apports extérieurs significatifs.

Parcours au sein de l’assainissement

Après leur introduction dans le réseau, les PFAS franchissent plusieurs étapes :

1. Collecte via le réseau d’égout.
2. Mélange avec d’autres effluents (domestiques, industriels, hospitaliers).
3. Traitement en station d’épuration : primaire, secondaire, tertiaire.

La résistance des PFAS aux processus classiques (décantation biologique/physico-chimique) fait qu’une portion non négligeable quitte la station via les effluents ou les boues résiduaires.

Le « paradoxe des précurseurs »

Compréhension du concept

Le paradoxe des précurseurs décrit la tendance de certains précurseurs PFAS à se transformer en composés encore plus stables et toxiques (notamment PFOS et PFOA) lors des traitements biologiques et oxydatifs conventionnels. Ces réactions, loin de permettre leur élimination, entraînent parfois une augmentation nette des PFAS analysés en sortie d’usine de traitement.

Implications pratiques

• Les analyses classiques basées sur des listes de PFAS ciblées ne suffisent pas à évaluer l’ensemble de la charge réelle de pollution.
• L’oxydation des précurseurs durant le traitement peut majorer la composition en PFAS terminaux dans les eaux épurées.
• La réutilisation de ces eaux, supposée écologique, pourrait ainsi accroître la dissémination environnementale de PFAS résistants dans les sols et nappes.

Performances des traitements et transformation des PFAS

Bilan des étapes de traitement

• Traitement primaire : inefficacité quasi totale vis-à-vis des PFAS.
• Traitement biologique (boues activées, biofiltration) : peu d’abattement des PFAS terminaux ; transformation variable des précurseurs.
• Traitement tertiaire (filtration, ozone, charbon actif) : capture partielle, mais des limites fondamentales demeurent, notamment l’insuffisance d’élimination pour les précurseurs polyfluorés.

Bilan global à l’échelle de la mégapole

Dans l’exemple étudié, sur des milliers de mètres cubes d’eaux usées traitées quotidiennement, les concentrations de PFOS, PFOA et PFHxS étaient détectables en amont et en aval, souvent supérieures à 10 ng/L. Après traitement, le total de PFAS mesurés pouvait augmenter du fait de la transformation des précurseurs riverains.

Conséquences pour la gestion et la réglementation

Sur l’utilisation des eaux épurées

La réutilisation des eaux usées dans les mégapoles limite la pression sur les ressources naturelles, mais cet avantage est nuancé par la persistance des PFAS. La réglementation doit s’adapter pour :

• Imposer une surveillance plus large ciblant précurseurs et PFAS terminaux.
• Définir des valeurs seuils adaptées aux usages réels, en tenant compte des effets cumulés.

Sur les stratégies d’élimination

De nouveaux procédés (oxydation avancée, adsorbants innovants) sont en cours d’évaluation, mais aucune technologie ne garantit l’élimination complète de l’ensemble du spectre PFAS. Une approche systémique, intégrant la réduction à la source et l’optimisation des traitements, est impérative.

Perspectives de recherche

Les priorités identifiées incluent :

• Élargir le panel de PFAS et de précurseurs surveillés.
• Développer de nouveaux outils analytiques pour le suivi global.
• Mieux comprendre la transformation intra-station et le devenir environnemental post-rejet.
• Identifier des points de contrôle pertinents en amont du réseau.

Synthèse et enjeux à venir

La problématique des PFAS dans les réseaux d’assainissement urbain, exacerbée par le « paradoxe des précurseurs », compromet la confiance dans la réutilisation de l’eau traitée, pierre angulaire de la gestion durable dans les mégacités. Seule une compréhension avancée et un suivi élargi permettront d’aligner ambitions environnementales et sécurité sanitaire dans la gouvernance des eaux usées.

Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969726006030?dgcid=rss_sd_all