Un groupe de chercheurs de l’Institut de technologie du New Jersey (NJIT) a mis au point une méthode permettant de détecter les « produits chimiques éternels » à partir de matériaux d’emballage alimentaire, d’eau et d’échantillons sociaux en « trois minutes ou moins ».
Les substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées (PFAS) sont des composés artificiels qui peuvent mettre des milliers d’années à se dégrader. On les retrouve dans divers objets du quotidien, notamment les emballages alimentaires résistants à la graisse et les vêtements hydrofuges.
Selon les scientifiques, les PFAS ont fait leur chemin dans « près de la moitié de l’approvisionnement en eau du robinet aux États-Unis », suscitant d’importantes préoccupations en matière de sécurité alimentaire.
La nouvelle étude a été présentée dans Journal des matières dangereuses d’Elsevier, et a permis aux chimistes de faire la démonstration d’une nouvelle méthode en laboratoire pour détecter des traces de PFAS dans « l’une des approches les plus rapides et les plus sensibles à ce jour ».
Les chercheurs ont affirmé que leur approche pourrait « accélérer considérablement les efforts d’étude et de traitement de la bioaccumulation des PFAS dans l’environnement ».
L’étude a recueilli plus de 2 milliards de dollars de subventions de l’EPA dans le cadre de la loi bipartisane sur les infrastructures du président Biden pour permettre aux États d’effectuer des tests et des traitements de la qualité de l’eau pour les contaminants émergents.
« Il existe des milliers d’espèces différentes de PFAS, mais nous n’avons pas encore compris l’étendue de leur distribution dans notre environnement, car les méthodes de test actuelles sont coûteuses et prennent du temps, prenant des heures 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.
« Ce que notre étude démontre, c’est une méthode beaucoup plus rapide, sensible et polyvalente qui permet de surveiller la contamination de notre eau potable, de nos terres et de nos produits de consommation en quelques minutes. »
Les chimistes ont partagé que leur nouvelle méthode de test implique une technique d’ionisation pour analyser la composition moléculaire des matériaux d’échantillons appelée spectrométrie de masse par pulvérisation de papier (PS-MS) et affirment qu’elle est 10 à 100 fois plus sensible que la technique standard actuelle pour les tests 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 vue claire de chaque espèce de PFAS présente et du degré de contamination jusqu’à un niveau de parties par billion (ppt). 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, ils améliorent considérablement notre capacité à détecter ces composés », a poursuivi M. Chen.
« Notre limite de détection des PFAS est d’environ 1 ppt. Pour le contexte, 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 doctorant en chimie au NJIT.
Tout au long de leurs tests, l’équipe de scientifiques a été en mesure de détecter les PFAS en « une minute ou moins » en analysant directement des morceaux de divers matériaux d’emballage alimentaire, notamment du papier soufflé pour micro-ondes, des boîtes de nouilles instantanées et des emballages de frites et de hamburgers provenant de deux chaînes multinationales de restauration rapide.
Les résultats de l’étude ont 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 le PFOA (acide perfluorooctanoïque) et le PFOS (acide perfluorooctanesulfonique).
Pendant ce temps, dans leur 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, tout en ne trouvant aucune trace de PFAS dans les échantillons prélevés dans l’eau filtrée de la fontaine de l’université.
Contamination par les PFAS dans les viandes transformées, les thés et les emballages
« L’EPA a déjà proposé d’établir des niveaux maximaux de contamination (MCL) pour six PFAS dans l’eau potable à l’échelle nationale, et l’APFO et le SPFO en font partie. Cette méthode d’analyse pourrait faciliter des dépistages plus intensifs des PFAS toxiques qui pourraient être nécessaires dans le cadre d’une telle proposition pour protéger la sécurité de notre approvisionnement en eau », a déclaré Mengyan Li, co-auteur de l’étude et professeur agrégé de sciences de l’environnement au NJIT.
Pour aller plus loin, l’équipe a utilisé le DPS-MS pour identifier deux espèces de PFAS à partir de 40 mg de sol en moins de trois minutes.
Aujourd’hui, la méthode de détection rapide des chercheurs est testée pour être utilisée parallèlement à des techniques de pointe pour remédier aux PFAS qui sont en cours de développement au centre BioSMART du NJIT.
« Fait remarquable, dans notre laboratoire, nous avons pu coupler cette méthode d’analyse à un nouveau catalyseur de dégradation, qui dégrade 98,7 % des PFAS dans les échantillons d’eau potable en trois heures. Ces travaux auront peut-être un impact national, mais l’effet immédiat se fera sentir dans la région du Nord-Est. Environ 10 % des 9,2 millions de Néo-Jersiens ont des niveaux élevés d’acide perfluorooctanoïque dans leur eau potable par rapport à la moyenne nationale de 1,9% », a déclaré Wunmi Sadik, co-auteur de l’étude et président du département de chimie et de sciences de l’environnement du NJIT.
En ce qui concerne l’avenir, M. Chen a déclaré qu’ils pensaient que l’avancée « pourrait également avoir un impact rapide sur la surveillance des produits de consommation, des cosmétiques et des médicaments aux aliments frais et transformés ». En outre, l’équipe prévoit de démontrer les capacités de la méthode pour la surveillance de l’air.
« À court terme, cela pourrait être extrêmement utile pour assurer la sécurité des produits alimentaires… cela peut permettre de surveiller plus efficacement la contamination par les PFAS des produits agricoles, par exemple. Notre méthode pourrait également faire progresser l’étude des PFAS en suspension dans l’air d’une manière similaire à ce que nous avons démontré dans cette étude, ce qui nous aiderait davantage à résoudre ce problème environnemental répandu », a conclu Chen.
