Introduction
L'Office des brevets et des marques des États-Unis a délivré à TRS Group, Inc. (TRS) un brevet pour le traitement thermique des substances per ‐ et polyfluoroalkylées (PFAS) dans le sol (Oberle, D et E. Crownover, 2020). Le procédé breveté utilise des appareils de chauffage pour augmenter la température du sol afin de désorber et de volatiliser les PFAS. Surtout, les températures cibles sont suffisamment élevées pour dégrader la matière organique du sol, mais encore suffisamment basses pour atténuer le risque de formation de sous ‐ produits potentiellement dangereux du PFAS. Lorsque la matière organique du sol est détruite, un vide est appliqué au sol pour éliminer les PFAS par volatilisation. Le PFAS vaporisé est acheminé vers un traitement à la vapeur pour un traitement ultérieur.
Comment le brevet TRS diffère des autres brevets
Le brevet TRS est le seul brevet de chauffage du sol qui se concentre spécifiquement sur le traitement thermique des PFAS. D'autres fournisseurs de produits thermiques peuvent prétendre avoir un «traitement PFAS breveté»; cependant, il s'agit d'un équipement ou de procédés de chauffage brevetés, et non du traitement des PFAS.
Le PFAS est fortement adsorbé sur le sol
Les PFAS comprennent une large classe de produits chimiques fluorés anthropiques. En raison de leurs propriétés spéciales de tension superficielle, ils ont été utilisés par plusieurs industries pour de nombreux produits. Selon la structure, le PFAS peut être ionique, non ionique ou zwitterionique (Backe et al., 2013). Les mousses filmogènes aqueuses (AFFF) sont une source courante de contamination par les PFAS dans le monde (Houtz, 2013). Les AFFF sont généralement constitués d'acides perfluoroalkyle (PFAA), qui ont une queue fluorocarbonée hydrophobe et une tête hydrophile, le plus souvent constituée d'un groupe fonctionnel carboxylate ou sulfonate. Le squelette de carbone permet au PFAS d'adhérer au sol par les forces de van der Waals, en raison des matières organiques du sol (Ferrey et al., 2012). De plus, les PFAS peuvent interagir avec le sol par charge ionique (Lixia et al., 2014). L'adsorption du PFAS peut être assez forte. Par exemple, des tests ont montré que le rinçage au solvant avec de l'alcool était incapable de rompre certaines des liaisons adsorbantes du PFAS au carbone (Ziwen et al., 2014).
Le procédé breveté de TRS rompt les liens d'adsorption et volatilise les PFAS du sol
Il a été démontré que la désorption thermique à basse température peut éliminer plus de 99.99% du PFAS du sol lorsqu'elle est effectuée à une température qui dégrade la matière organique du sol (Crownover et al., 2019). La matière organique du sol est efficacement dégradée à des températures comprises entre 360 ° C et 450 ° C (Nelson et Sommers, 1996). Une élimination supérieure à 99.99 pour cent du PFAS a été obtenue en chauffant et en maintenant le sol à une température de 400 ° C. L'élimination des matières organiques du sol est tout à fait évidente lorsque l'on regarde des photographies du sol avant et après le traitement (voir la figure 1). Figure 1: Sol avant et après l'élimination des matières organiques par traitement thermique
Le processus TRS minimise le potentiel des produits de décomposition thermique PFAS
On craint que le chauffage des PFAS ne crée des produits de dégradation toxiques (USEPA, 2020). La liaison chimique carbone-fluorure est la liaison la plus forte de la chimie organique et nécessite des températures très élevées pour se rompre (Hurst, 2019). Des études ont montré que des températures supérieures à 400 ° C sont généralement nécessaires pour provoquer la dégradation des substances perfluorées (Madorsky et al., 1953; Marhevka, 1982; Muhammad, 2017). Le procédé TRS breveté fonctionne généralement dans la plage de températures de 350 à 400 ° C, ce qui est inférieur aux températures auxquelles des produits de dégradation seraient anticipés. Par conséquent, le procédé PFAS breveté de TRS est beaucoup plus sûr que d'autres procédés thermiques, tels que les fours rotatifs ou les chambres de type four, qui fonctionnent à des températures plus élevées.
Bibliographie
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Formulations de mousse et eaux souterraines provenant de bases militaires américaines par injection non aqueuse de grand volume
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