Les PFAS, ou substances per- et polyfluoroalkylées, sont souvent appelées « polluants éternels ». Dans les Ardennes françaises par exemple, les habitants de plusieurs communes ont, depuis juillet 2025, interdiction de consommer l’eau du robinet pour les boissons ou la préparation des biberons.

Ces substances posent un problème de pollution environnementale qui tient du casse-tête. Le cœur du problème tient aux coûts élevés de dépollution et au fait que les techniques de traitement ne permettent pas, à l’heure actuelle, de détruire de façon certaine et systématique ces composés sans risquer de déplacer le problème en produisant d’autres PFAS plus petits et potentiellement aussi dangereux.

La pollution des sols et des eaux souterraines par les substances perfluoroalkylés et polyfluoroalkylés (acronyme anglais PFAS) représente l’un des défis environnementaux et sanitaires majeurs de notre époque. Une enquête menée par le Monde et plusieurs autres médias partenaires révélait, début 2025, l’ampleur de la contamination des sols et des eaux par les PFAS.

Comment s’y prendre pour dépolluer les milieux ? Face à cette famille de composés dont certains sont classés « polluants organiques persistants et cancérogènes », des solutions de dépollution des milieux existent déjà, quoique coûteuses. Les techniques de destruction des PFAS, en revanche, sont encore en cours de maturation dans les laboratoires. État des lieux.

Ne pas confondre traitement et élimination

La distinction entre le traitement des milieux et l’élimination (ou dégradation) des PFAS n’est peut-être pas évidente, mais elle est pourtant essentielle.

Pour les sols et pour les eaux souterraines, le traitement des PFAS consiste à diminuer suffisamment les concentrations mesurables afin de retrouver un état le plus proche possible de l’état avant la pollution, avec un coût technico-économique acceptable.

En revanche, ce traitement n’implique pas forcément la dégradation des PFAS, c’est-à-dire l’utilisation de techniques physiques, thermiques, chimiques ou biologiques permettant de transformer les PFAS en molécules moins dangereuses.

L’alternative consiste à en extraire les PFAS pour les concentrer dans des résidus liquides ou solides.

Toutefois, ce processus n’est pas entièrement satisfaisant. Bien que l’état des milieux soit rétabli, les résidus issus du traitement peuvent constituer une nouvelle source de pollution, ou tout au moins un déchet qu’il est nécessaire de gérer.

Un exemple typique est le traitement de l’eau par circulation dans du charbon actif granulaire, capable de retenir une partie des PFAS, mais une partie seulement. Le charbon actif utilisé devient alors un résidu concentré dont la bonne gestion est essentielle pour ne pas engendrer une nouvelle pollution.

À lire aussi : PFAS et dépollution de l’eau : les pistes actuelles pour traiter ces « polluants éternels »

Les ingénieurs et les chercheurs développent actuellement des méthodes pour décomposer ou éliminer les PFAS in situ, directement dans les sols et dans les eaux souterraines.

Pour le moment, la principale difficulté est d’ordre chimique. Il s’agit de rompre la liaison carbone-fluor (C-F), caractéristique des PFAS et qui leur procure cette incroyable stabilité dans le temps. En effet, il faut 30 % plus d’énergie pour casser la liaison carbone-fluor que la liaison carbone-hydrogène, que l’on retrouve dans beaucoup de polluants organiques.

Certaines techniques semblent amorcer une dégradation, mais il est crucial d’éviter une dégradation incomplète, qui pourrait générer comme sous-produits des PFAS de poids moléculaire plus faible, souvent plus mobiles et d’autant plus problématiques que leurs impacts sur la santé et sur l’environnement sont encore peu ou pas connus.

Ce n’est pas tout : les méthodes basées sur la chimie impliquent le plus souvent d’ajouter des réactifs ou de maintenir localement des conditions de température et/ou de pression potentiellement néfastes pour l’environnement.

D’autres approches envisagent la biodégradation des PFAS par des microorganismes, mais les résultats sont pour le moment contrastés, malgré quelques travaux récents plus encourageants.

À lire aussi : PFAS : comment les analyse-t-on aujourd’hui ? Pourra-t-on bientôt faire ces mesures hors du laboratoire ?

Les solutions éprouvées

On l’a vu, la dégradation des PFAS directement dans les sols et dans les eaux implique de nombreux verrous scientifiques à lever.

Un certain nombre de techniques permettent toutefois de séparer les PFAS des eaux après pompage (c’est-à-dire, ex-situ), et cela à l’échelle industrielle. Les trois techniques les plus matures sont le charbon actif granulaire, les résines échangeuses d’ions et la filtration membranaire – en particulier la nanofiltration et l’osmose inverse.

Le charbon actif et les résines échangeuses d’ions reposent sur une affinité chimique des PFAS beaucoup plus grande pour le substrat (charbon ou résine) que pour le milieu aqueux : ce sont des techniques dites d’adsorption.

L’adsorption ne doit pas être confondue avec l’absorption, dans la mesure où il s’agit d’un phénomène de surface. Les PFAS s’accumulent alors sur la surface, plutôt qu’à l’intérieur, du substrat, notamment via des interactions électrostatiques attractives. Heureusement, la surface disponible pour du charbon actif en granulés est importante grâce à sa porosité microscopique. Pour 100 grammes de produit, elle représente l’équivalent d’une dizaine de terrains de football.

La filtration, enfin, repose principalement sur l’exclusion par la taille des molécules. Or, les PFAS les plus préoccupants sont des molécules relativement petites. Les pores des filtres doivent donc être particulièrement petits, et l’énergie nécessaire pour y faire circuler l’eau importante. Cela constitue le principal défi posé par cette technique appliquée au traitement des PFAS.

Les défis pour les PFAS à chaînes courtes et le traitement des sols

Les techniques qui précèdent sont déjà connues et utilisées de longue date pour d’autres polluants, mais qu’elles demeurent efficaces pour de nombreux PFAS. Ces techniques sont d’ailleurs parmi les rares ayant atteint le niveau 9 sur l’échelle TRL (Technology Readiness Level), un niveau maximal qui correspond à la validation du procédé dans l’environnement réel.

Néanmoins, de nombreuses recherches sont en cours pour rendre ces techniques plus efficaces vis-à-vis des PFAS à chaînes courtes et ultra-courtes – c’est-à-dire, qui comportent moins de six atomes de carbones perfluorés. En effet, ces molécules ont moins d’affinités avec les surfaces et sont donc plus difficiles à séparer du milieu aqueux.

Quant aux techniques pour traiter les sols, l’approche doit être radicalement différente : il faut récupérer les PFAS adsorbés sur les sols. Pour ce faire, des solutions basées sur l’injection d’eau sont à l’étude, par exemple avec l’ajout d’additifs comme des gels et des solvants.

Ces additifs, lorsqu’ils sont bien choisis, permettent de modifier les interactions électrostatiques et hydrophobes dans le système sol-eau souterraine afin de mobiliser les PFAS et de pouvoir les en extraire. Le principal défi est qu’ils ne doivent pas générer une pollution secondaire des milieux. L’eau extraite, chargée en PFAS, doit alors être gérée avec précaution, comme pour un charbon actif usagé.

Les pistes pour détruire les PFAS

Reste ensuite à savoir quoi faire de ces déchets chargés en PFAS. Outre le confinement dans des installations de stockage, dont le principal risque est d’impacter à nouveau l’environnement, l’incinération est actuellement la seule alternative.

Le problème est que les PFAS sont des molécules très stables. Cette technique recourt aux incinérateurs spécialisés dans les déchets dangereux ou incinérateurs de cimenterie, dont la température monte au-dessus de 1 000 °C pour un temps de résidence d’au moins trois secondes. Il s’agit d’une technique énergivore et pas entièrement sûre dans la mesure où la présence éventuelle de sous-produits de PFAS dans les gaz de combustion fait encore débat.

Parmi les autres techniques de dégradation, on peut citer l’oxydation à l’eau supercritique, qui a pu démontrer son efficacité pour dégrader un grand nombre de PFAS pour un coût énergétique moindre que l’incinération. La technique permet de déclencher l’oxydation des PFAS. Elle repose néanmoins sur des conditions de température et de pression très élevées (plus de 375 °C et plus de 218 bars) et implique donc une dépense importante d’énergie.

Il en est de même pour la sonocavitation, qui consiste à créer des bulles microscopiques à l’aide d’ultrasons qui, en implosant, génèrent des pressions et des températures à même de dégrader les PFAS en générant un minimum de sous-produits.

Le panel de techniques présenté ici n’est évidemment pas exhaustif. Il se concentre sur les techniques les plus matures, dont le nombre reste relativement restreint. Des dizaines d’autres méthodes sont actuellement à l’étude dans les laboratoires.

Que retenir de cet inventaire ? Le traitement des milieux, en particulier les eaux et les sols, n’implique pas systématiquement la dégradation des PFAS. Pour y parvenir, il faudra mobiliser des nouvelles approches encore en cours de recherche et développement.

De plus, la dépollution devra d’abord se concentrer sur le traitement des zones sources (sols directement impactés avec des produits contenant des PFAS, etc.) afin d’éviter les pollutions secondaires. En effet, une dépollution à très grande échelle engendrerait un coût gigantesque, estimé à 2 000 milliards d’euros sur vingt ans.

En conséquence, même si des techniques de dépollution existent déjà et que d’autres sont en développement, elles ne suffiront pas. Elles doivent être couplées à une surveillance accrue des milieux, à une évolution des réglementations sur l’usage et sur la production de PFAS et à un effort de recherche soutenu pour restreindre ou pour substituer ces substances lorsque cela est possible.

Maxime Cochennec a reçu des financements de l'Agence de la transition écologique (ADEME), du Ministère de la Transition Écologique dans le cadre du plan interministériel sur les PFAS et de l’Union Européenne (Horizon H2020).

Clément Zornig a reçu des financements de l'Agence de la transition écologique (ADEME), du Ministère de la Transition Écologique dans le cadre du plan interministériel sur les PFAS et de l’Union Européenne (Horizon H2020).

Stéfan Colombano a reçu des financements de l'Agence de la transition écologique (ADEME), du Ministère de la Transition Écologique dans le cadre du plan interministériel sur les PFAS et de l’Union Européenne (Horizon H2020).