Le charbon actif peut-il être utilisé pour éliminer les PFAS et existe-t-il un « charbon PFAS » ?

Les PFAS (substances per- et polyfluoroalkylées) forment un groupe complexe de milliers de composés chimiques fabriqués par l’homme. En raison de leurs propriétés hydrofuges et oléofuges, les PFAS sont utilisés dans nombre de produits industriels et biens de consommation quotidiens, allant des revêtements hydrofuges aux produits cosmétiques, en passant par la mousse d’extinction et les emballages alimentaires.

La liaison carbone-fluor typique rend les PFAS très persistants, ce qui signifie qu’ils se dégradent à peine ou pas du tout dans l’environnement ou dans le corps humain (« produits chimiques éternels »). C’est notamment pourquoi ils peuvent être nocifs pour l’homme et l’environnement.

Les PFAS sont constitués d’une chaîne carbone-fluor avec un groupe fonctionnel à l’une de ses extrémités, c’est-à-dire un groupe carboxyle ou sulfonate. La combinaison de la queue hydrophobe carbone-fluor et du groupe fonctionnel hydrophile crée des interactions uniques avec le charbon actif. Parmi les divers mécanismes d’adsorption, les interactions hydrophobes et électrostatiques sont les plus déterminantes.

Par rapport aux autres molécules organiques, les PFAS se lieront beaucoup moins facilement au charbon actif en raison de la présence d’atomes de fluor. L’un des paramètres les plus importants influençant l’adsorption des PFAS sur le charbon actif est la longueur de la chaîne hydrophobe carbone-fluor. Celle-ci influence l’énergie de liaison avec la surface interne du charbon actif. Des études scientifiques et l’expérience pratique montrent que :

• Les chaînes plus longues (comme PFOS et PFOA, avec 8 atomes de carbone) ont une interaction hydrophobe plus forte avec la surface du charbon actif.
• Les chaînes plus courtes (comme PFBA, avec 4 atomes de carbone) s’adsorbent beaucoup moins efficacement, en raison d’interactions plus faibles et d’une plus grande mobilité dans l’eau.

L’énergie de liaison augmente donc avec la longueur de la chaîne, ce qui signifie que les PFAS plus longues sont liées plus fortement et plus stablement à la surface du charbon. De plus, les molécules de PFAS avec un groupe sulfonate sont adsorbées jusqu’à 4 fois mieux sur le charbon actif que leurs homologues avec le même indice d’atomes de carbone, mais avec un groupe carboxyle à la place.

En général, on peut dire que les PFAS adhèrent moins facilement au charbon actif que, par exemple, les BTEX, les AOX ou la DCO. Chez Cargen, nous savons que l’élimination des PFAS nécessite un suivi attentif, ainsi qu’une étude approfondie des conditions du processus de purification.

Non. Chaque type de charbon actif de la gamme Cargen, adapté à la purification de l’eau, adsorbera également les PFAS de l’eau à traiter. Bien sûr, un charbon de haute qualité adsorbera proportionnellement plus de PFAS qu’un charbon de moindre qualité.

Cependant, toutes les applications ne nécessitent pas le charbon actif de la plus haute qualité (et donc le plus cher). Il est essentiel de combiner correctement les données du projet (composition de l’influent, proportions relatives des différentes molécules PFAS, débit et temps de contact, durée du projet, normes de rejet, etc.) avec les propriétés du charbon (structure des pores, chimie de surface, etc.) et les données pratiques pour sélectionner le meilleur charbon actif en termes d’efficacité et de coût.

De cette façon, nous proposons une solution qui fonctionne non seulement en laboratoire, mais aussi en pratique, sans imposer au client des coûts superflus.

L’élimination des PFAS via le charbon actif est tout à fait possible. Le rendement d’élimination dépend toutefois fortement de la longueur de chaîne des composés PFAS et des paramètres du projet. Une sélection ciblée du charbon actif en fonction du type de PFAS présent et des conditions d’application est essentielle pour une solution à la fois efficace et rentable en pratique.