Des chercheurs dévoilent une méthode permettant de détecter les « produits chimiques éternels » en moins de 3 minutes

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Les PFAS ont gagné le surnom de « produits chimiques éternels » pour de bonnes raisons : les composés fabriqués par l'homme, qui peuvent mettre des milliers d'années à se dégrader et que l'on retrouve dans tout, des emballages alimentaires résistants à la graisse aux vêtements hydrofuges, ont fait leur chemin dans près de la moitié de l’approvisionnement en eau du robinet aux États-Unis.

Or, dans une étude présentée dans Elsevier Journal des Matériaux Dangereuxles chimistes du New Jersey Institute of Technology ont démontré une nouvelle méthode en laboratoire pour détecter les traces de PFAS dans les matériaux d'emballage alimentaire, les échantillons d'eau et de sol en seulement trois minutes ou moins.

Les chercheurs affirment que leur approche pourrait considérablement accélérer les efforts visant à étudier et à traiter la bioaccumulation des PFAS dans l'environnement, y compris plus de 2 milliards de dollars de subventions de l'EPA provenant de la loi bipartite sur les infrastructures du président Biden pour que les États effectuent des tests de qualité de l'eau et traitent les contaminants émergents.

« Il existe des milliers d'espèces différentes de PFAS, mais nous n'avons pas encore compris l'étendue de leur répartition 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. « Notre étude démontre qu'il s'agit d'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. »

Chen et ses collègues affirment que la nouvelle méthode – impliquant une technique d'ionisation pour analyser la composition moléculaire des échantillons de matériaux appelée spectrométrie de masse par pulvérisation de papier (PS-MS) – est 10 à 100 fois plus sensible que la technique standard actuelle pour les tests PFAS, liquides chromatographie/spectrométrie de masse.

« Les PFAS peuvent être ionisées et rapidement détectées par un spectromètre de masse à haute résolution, qui donne une vision claire de chaque espèce de PFAS présente et du degré de contamination jusqu'à un niveau de parties par billion (ppt) », a expliqué Chen. « Pour des 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. « .

« Notre limite de détection du 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 et doctorat de l'article. étudiant en chimie au NJIT.

Lors de tests, l'équipe a pu détecter les PFAS en une minute ou moins en analysant directement des morceaux de divers matériaux d'emballage alimentaire, notamment du papier de pop-corn pour micro-ondes, des boîtes de nouilles instantanées, ainsi que des emballages de frites et de hamburgers provenant de deux chaînes multinationales de restauration rapide.

L'analyse a révélé des traces de 11 molécules PFAS différentes, y compris des types courants associés à un risque accru de cancer et à la suppression du système immunitaire, tels que le PFOA (acide perfluorooctanoïque) et le PFOS (acide perfluorooctanesulfonique).

Lors de 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 n'ayant trouvé aucune trace de PFAS dans les échantillons prélevés dans l'eau filtrée des fontaines de l'université.

« 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 le PFOA et le PFOS en font partie », a déclaré Mengyan Li, co-auteur de l'étude et professeur agrégé de sciences environnementales au NJIT. « Cette méthode analytique pourrait faciliter des contrôles 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. »

À l’aide du DPS-MS, l’équipe a également identifié deux espèces de PFAS à partir d’à peine 40 mg de sol en moins de trois minutes.

Déjà, la méthode de détection rapide de l'équipe est testée pour être utilisée parallèlement aux techniques de pointe pour remédier aux PFAS qui sont en cours de développement au BioSMART Center du NJIT.

« Remarquablement, dans notre laboratoire, nous avons pu associer cette méthode analytique à un nouveau catalyseur de dégradation, qui dégrade 98,7 % des PFAS présents dans les échantillons d'eau potable en trois heures », a déclaré Wunmi Sadik, co-auteur de l'étude et président du département de chimie du NJIT. et sciences de l'environnement. « Ce travail pourrait avoir 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 %.

Selon Chen, ces progrès pourraient également avoir un impact rapide sur la surveillance des produits de consommation, depuis les cosmétiques et les médicaments jusqu'aux aliments frais et transformés. L'équipe prévoit également de démontrer les capacités de la méthode en matière de surveillance de l'air.

« À court terme, cela pourrait être extrêmement utile pour garantir la sécurité des produits alimentaires… cela pourrait permettre de surveiller plus efficacement les produits agricoles pour détecter la contamination par les PFAS, par exemple », a expliqué Chen. « Notre méthode pourrait également faire progresser l'étude des PFAS aéroportés d'une manière similaire à ce que nous avons démontré dans cette étude, ce qui nous aiderait davantage à résoudre ce problème environnemental répandu. »

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