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Traitement de classe mondiale pour les PFAS, PFAS-4, PFAS-11 et PFAS-21
Les composés perfluorés (PFC) - tels que les acides alkylés perfluorés (PFAA), le sulfonate de perfluorooctane (PFOS) et les substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS) - sont divers groupes de structures chimiques synthétiques aux propriétés uniques : ils sont thermiquement stables et ont la capacité de créer des surfaces lisses qui repoussent l'eau, l'huile et la saleté. Développés dans les années 1970, ces composés ont été synthétisés à grande échelle en raison de leur utilité supérieure pour diverses applications de revêtement présentant des caractéristiques hydrofuges. Les PFC sont donc des composants utiles dans une grande variété de produits de consommation et de produits industriels. Ces produits comprennent des conservateurs, des lubrifiants, des peintures, des mousses, des ustensiles de cuisine antiadhésifs, des emballages alimentaires, des vêtements imperméables, des protections contre les taches de tissu et des mousses pour la lutte contre les incendies. Les PFAS et les PFOS sont parmi les composés les plus connus, habituellement définis comme des molécules perfluorées contenant huit atomes de carbone fluorés.
L'une des applications les plus courantes est la mousse extinctrice, utilisée pour éteindre efficacement les incendies. L'utilisation généralisée de ces mousses à l'échelle mondiale, notamment dans les terrains d'exercice pour l'extinction des incendies, a entraîné l'infiltration de PFAS et de PFOS dans les nappes phréatiques. Cela a conduit à une contamination étendue de l'eau potable avec une demi-vie extrêmement longue. La stabilité chimique des PFC entraîne une grave bioaccumulation dans les tissus végétaux, animaux et humains. Il est donc important d'appliquer des solutions de traitement durables afin de prévenir la contamination et, par conséquent, la consommation humaine.
En termes simples, les composés PFAS ont tous des structures moléculaires stables avec des longueurs de chaîne de carbone variables, protégées par des liaisons carbone-fluor (C-F) extrêmement fortes. C'est ce qui leur confère leurs propriétés hydrofuges. Cependant, ils sont également solubles grâce à leurs groupes acides ou sulfoniques. Ils peuvent donc migrer librement entre les phases aqueuses et les tissus adipeux.
Exemples de composés PFAS dont les chaînes de carbone varient avec les liaisons C-F, ce qui les rend stables et bioaccumulables.
Polluants émergents et directives
De grandes quantités de PFAS ont été produites depuis les années 1950 et, ces dernières années, la production s'est davantage orientée vers les composés à chaîne courte, les acides perfluoroéther carboxyliques et sulfoniques. Les effets de cette évolution sont déjà perceptibles dans nos sources d'eau naturelles. Toutefois, ces composés spécifiques ne représentent qu'une fraction des PFAS commercialisés à l'échelle mondiale. En outre, une partie de la production a également été remplacée par d'autres composés hautement fluorés, tels que les alcools fluorotélomères qui peuvent se dégrader lentement en PFOA.
Les PFC sont reconnus par une partie de plus en plus importante de la communauté scientifique comme des polluants environnementaux émergents en raison de leur stabilité chimique et de leurs effets toxiques, combinés à leur omniprésence dans l'environnement, le biote et l'homme. Les voies d'exposition directe de l'homme ne sont pas très claires et les préoccupations générales concernant les sources d'eau polluées par les PFC se sont considérablement accrues ces dernières années. L'eau du robinet et l'eau en bouteille sont deux sources potentielles de PFC, ce qui expliquerait en partie la présence de ces composés dans le sang humain.
En 2020, le Parlement européen a publié des directives actualisées sur la qualité des eaux destinées à la consommation humaine (directive européenne 2020/2184). Cela a conduit à la mise en œuvre locale et régionale de nouveaux niveaux autorisés de PFAS, tels que 2 ng/L pour l'eau potable au Danemark et 4 ng/L en Belgique et en Suède. L'Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) a fixé des limites de 4 ng/L pour les PFAS 4*, qui sont progressivement appliquées dans l'UE et dans d'autres pays. Diverses limites relatives aux PFAS 11, PFAS 20 et PFAS 21* sont également à l'étude et en cours d'application.
Défis liés au traitement des PFAS
À la lumière des exigences de conformité fixées par les organismes de réglementation du monde entier depuis le début de l'année 2023, un certain nombre de méthodes de traitement proposées ont été présentées sur le marché. Ces méthodes comprennent, entre autres, les lits à média actif en une seule étape, la séparation physique avec des agents moussants et diverses initiatives de recherche axées sur des essais avancés à petite échelle. Les processus d'adsorption sont généralement efficaces, mais nécessitent un prétraitement suffisant des volumes d'eau contenant les composés PFAS.
Il faut comprendre que les composés PFAS ne constituent qu'une fraction de la quantité totale de substances organiques et non organiques dissoutes dans les sources d'eau, en particulier dans les réserves d'eau souterraine et les eaux usées collectées dans les étangs. Les sites de construction, où la nappe phréatique contaminée est exposée pendant le processus d'assainissement du sol et les travaux de préparation du terrain, constituent un nouveau point chaud pour les PFAS. Ces processus sont effectués avant la construction de nouveaux complexes résidentiels ou de bâtiments.
Le tableau ci-dessous résume les défis les plus imminents liés à l'élimination durable des PFAS des masses d'eau qui peuvent avoir des voies d'accès à l'homme, soit directement par l'intermédiaire de l'eau potable, soit indirectement par l'intermédiaire de la flore et de la faune aquatiques que l'homme consomme, telles que le poisson ou les aliments à base de plantes.
Mellifiq a fait ses preuves lorsqu'il s'agit de fournir des procédés de traitement efficaces adaptés à tous les défis posés par les PFAS.
Oxydation et procédés d'oxydation avancés (AOP)
Les méthodes d'oxydation peuvent avoir de nombreuses fonctions dans les processus d'élimination complète des PFAS. L'oxydation est un excellent choix de prétraitement qui réduit les matières organiques généralement dissoutes par dégradation chimique, empêche la formation de biofilms et gère les algues, en particulier dans les sources d'eau des bassins ouverts. Elle peut également être utilisée pour décomposer les composés PFAS à longue chaîne en composés à chaîne courte, ce qui rend plus efficace un traitement ultérieur par résines ou adsorption. L'amélioration générale de la qualité de l'eau prolongera également la durée de vie du média et réduira la saturation du média de plus de 50%.
Mellifiq applique l'oxydation à ces fins en utilisant des systèmes d'ozonation complets qui éliminent tout besoin d'utiliser des produits chimiques. Nos systèmes peuvent être livrés sous forme d'unités conteneurisées ou de configurations autonomes clés en main par le biais de nos gammes Ozonetech RENA Vivo ou Tellus .
Pour amplifier les effets de dégénérescence des PFAS, les processus d'ozonation peuvent être combinés à des processus catalytiques ou aux UV de nos systèmes UV Saniray pour former des radicaux hautement réactifs. Ceux-ci sont capables de pénétrer les barrières protectrices formées par les liaisons fluorure ou bromure qui constituent une part importante de toutes les substances PFAS et PFC.
Floculation pour séparer les particules
La floculation peut jouer un rôle essentiel dans un processus complet d'élimination des PFAS, en particulier si la source d'eau contient des niveaux élevés de grosses particules qui peuvent perturber de manière significative d'autres unités de traitement. La floculation est réalisée en mélangeant rapidement l'eau de traitement avec des produits chimiques de floculation spécifiquement sélectionnés, un processus qui peut également éliminer partiellement les substances PFAS liées aux particules en formant des flocs avec les particules entrantes. On laisse ensuite les flocs formés se déposer, après quoi l'eau peut être transférée vers d'autres étapes de traitement.
Mellifiq fournit des systèmes de décantation complets, nos systèmes de sédimentation AquaFloc de Water Maid, qui peuvent servir de pièces maîtresses dans les processus d'élimination des PFAS. En fonction de la distribution de la taille des particules et du débit, les unités AquaFloc peuvent être configurées pour utiliser à la fois un contrôle actif du pH et un dosage automatique afin d'assurer des niveaux de traitement maximaux. De cette manière, l'efficacité globale de l'élimination des PFAS est améliorée.
Solution mobile, y compris l'ozonation, utilisée pour traiter les PFAS dans les eaux souterraines.
Adsorption pour capturer de faibles concentrations
En tant que méthode en une seule étape, après les étapes de traitement des particules et des substances organiques dissoutes, l'adsorption peut être utilisée avec succès pour adsorber les chaînes de PFC, qu'elles soient courtes ou longues. Les substances à chaîne courte réduisent généralement la nécessité de changer fréquemment de support puisqu'une plus grande partie du volume du support poreux peut être utilisée. Pour cette raison, il est recommandé de mettre en œuvre une étape de dégradation chimique en amont qui utilise l'oxydation. Dans la plupart des cas, l'espace nécessaire pour effectuer un traitement suffisant est limité, en particulier pour les solutions temporaires sur site. Outre les étapes de prétraitement appropriées, il est également impératif de choisir le type de média actif le plus approprié, qui doit ensuite être adapté aux composés PFAS spécifiques.
Mellifiq fournit des systèmes avec des lits de médias actifs méticuleusement sélectionnés, garantissant une métrique d'adsorption de l'iode et une taille de granulés appropriées. Ces systèmes comprennent le Water Maid FlexKarb-C, souvent avec des lits de médias actifs PFAS-1000. Ces systèmes, lorsqu'ils sont entièrement configurés, comprennent également un lavage à contre-courant automatique et un contrôle de la pression pour garantir un fonctionnement sans particules.
Séparation des particules et des solides dissous
La filtration des particules peut être utile à différentes étapes d'un processus complet d'élimination des PFAS, en fonction de la taille moyenne des particules dans le flux d'eau entrant. Il n'est pas recommandé de laisser les matières en suspension supérieures à 10 um pénétrer dans les unités de traitement avancé qui gèrent, par exemple, les étapes d'oxydation avancée ou d'adsorption à haut débit. Par conséquent, la séparation des particules est recommandée et même requise pour la plupart des applications en raison des limites officielles basses pour les PFAS dans les effluents. Mellifiq utilise généralement la filtration sur sable de particules fines à l'aide de nos systèmes Water Maid FlexKarb-S.
Si vous souhaitez éliminer des particules ayant une large distribution de taille ou si toutes les particules inférieures à 10 um doivent être éliminées, vous pouvez utiliser des systèmes d'ultrafiltration personnalisés. Pour réduire les niveaux de salinité ou les niveaux élevés de chlorure, l'osmose inverse peut être envisagée afin de protéger les structures d'adsorption actives dans les lits de carbone ou de média sous pression. Bien que les étapes de filtration des particules ou d'élimination des chlorures ne ciblent pas directement les substances PFAS, elles constituent une partie essentielle d'un processus de traitement conçu par Mellifiq pour les PFC et les polluants similaires.
Services complets de passation de marchés et d'analyse
Pour concevoir correctement une solution qui cible les micropolluants tels que les PFAS, il faut à la fois de l'expérience et de l'expertise. L'image montre un ingénieur de Mellifiq qui prélève des échantillons afin de garantir des niveaux de traitement adéquats dans un système mobile de filtration membranaire Water Maid. Nous aimons que nos niveaux de PFAS soient nuls, tout comme nous aimons nos systèmes de rejet liquide nul (ZLD).
Nous proposons toujours la conception, la construction, l'installation et la mise en service de processus pour des projets d'élimination des PFAS à petite ou grande échelle ; nous pouvons également prendre en charge des installations permanentes et temporaires. Notre large gamme d'unités de traitement haut de gamme et intégrables garantit des niveaux de rejet de l'eau dépassant toutes les attentes des clients. Sur demande, nous proposons des services d'échantillonnage et d'analyse dans des laboratoires accrédités et recommandons des méthodes d'analyse appropriées en fonction du type de source d'eau.
Projets pilotes
La réduction ou l'élimination des PFC est une tâche complexe, et pour donner à nos clients une certaine tranquillité d'esprit, nous pouvons adapter un projet pilote en utilisant la vaste plateforme interne de projets pilotes de Mellifiq. Après une évaluation initiale des conditions vitales du site et des niveaux de rejet, nous pouvons appliquer plusieurs technologies en séquence afin d'adapter le processus d'élimination le plus efficace à la tâche à accomplir.
En utilisant des échantillons d'eau réels, nous pouvons simuler le système à l'échelle réelle, ce qui nous permet de le mettre à l'échelle et de l'adapter à presque n'importe quel débit. Nous pouvons alors déterminer l'encombrement nécessaire, les équipements et la configuration adéquate du processus. Les résultats sont toujours vérifiés par des laboratoires tiers disposant de méthodes d'analyse appropriées, et sont résumés dans un rapport technique.
*PFAS 21 is the definition of 21 different types of PFAS substances: Perfluorobutane acid (PFBA), perfluoropentane acid (PFPA), perfluorohexane acid (PFHxA), perfluoroheptane acid (PFHpA), perfluorooctane acid (PFOA), perfluorononane acid (PFNA), perfluorodecane (PFDA), perfluoroundecane acid (PFUnDA), perfluoro dodecane acid (PFDoDA), perfluorotridecanoic acid *La norme PFAS 21 est la définition de 21 types différents de substances PFAS : Acide perfluorobutane (PFBA), acide perfluoropentane (PFPA), acide perfluorohexane (PFHxA), acide perfluoroheptane (PFHpA), acide perfluorooctane (PFOA), acide perfluorononane (PFNA), perfluorodécane (PFDA), l'acide perfluoroundécane (PFUnDA), l'acide perfluoro dodécane (PFDoDA), l'acide perfluorotridécanoïque (PFTrDA), l'acide perfluorbutane sulfonique (PFBS), l'acide perfluoropentane sulfonique (PFPS), acide perfluorohexanesulfonique (PFHxS), acide perfluoroheptane sulfonique (PFHpS), acide perfluoroctane sulfonique (PFOS), acide perfluorononane sulfonique (PFNS), acide perfluorodécane sulfonique (PFDS), acide perfluoroundécane sulfonique (PFUnDS), acide perfluorododécane sulfonique (PFDoDS), acide perfluorotridécane sulfonique (PFTrDS), F'fluorotélomère sulfonique (6 :2 FTS).
Les PFAS 4 comprennent : L'acide perfluoroctane sulfonique (PFOS), l'acide perfluoroctane (PFOA), l'acide perfluorononane (PFNA), l'acide perfluorhexane sulfonique (PFHxS).
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