Comprendre les substances perfluoroalkyles et polyfluoroalkyles (PFAS)

Les PFAS sont une classe de produits chimiques connus pour leur haute stabilité chimique et leurs propriétés tensioactives, largement utilisés dans divers secteurs industriels, y compris la fabrication de semi-conducteurs, le travail des métaux et la production de lubrifiants. En raison de leurs caractéristiques hydrophobes et oléophobes uniques, les PFAS ont été considérés comme essentiels pour améliorer l'efficacité des processus d'usinage et la qualité des produits. Cependant, leur haute stabilité et leur persistance ont soulevé d'importantes préoccupations environnementales et sanitaires.

Dans le travail des métaux, les PFAS sont couramment ajoutés aux fluides de coupe et aux lubrifiants en tant que tensioactifs pour améliorer les effets de refroidissement et de lubrification. La structure en chaîne de fluorocarbone des PFAS leur permet de former des films stables sur les surfaces métalliques, réduisant ainsi le frottement et l'usure, prolongeant la durée de vie des outils et améliorant la précision de l'usinage.

Par exemple, le sulfonate de perfluorooctane (PFOS) et le sulfonate de perfluorohexane (PFHxS) ont été largement utilisés dans divers fluides de coupe des métaux et formulations de lubrifiants pour améliorer les propriétés anti-corrosion et de lubrification. De plus, ces composés peuvent rester stables dans des conditions extrêmes telles que des températures et des pressions élevées, ce qui est particulièrement important pour l'usinage de précision dans des industries comme l'aérospatiale et la fabrication de dispositifs médicaux.

L'élimination progressive des PFAS

L'utilisation des PFAS dans le travail des métaux et les lubrifiants présente également des risques environnementaux et sanitaires potentiels. Ces substances sont extrêmement difficiles à dégrader, ont des propriétés bioaccumulatives et peuvent entrer dans les cours d'eau naturels par le biais des eaux usées. Les fluides usés, les fluides de coupe et les liquides de refroidissement utilisés dans le travail des métaux contiennent souvent des quantités significatives de PFAS.

Si elles ne sont pas correctement traitées, ces composés fluorés peuvent contaminer davantage le sol et les eaux souterraines, posant des menaces pour les écosystèmes et la santé humaine. Des études ont montré que les PFAS peuvent perturber le système endocrinien humain et sont associés à divers problèmes de santé, y compris le cancer, l'immunodéficience et des problèmes de reproduction.

Alors que les préoccupations mondiales concernant l'impact environnemental des PFAS augmentent, de nombreux pays et régions ont commencé à renforcer les réglementations sur ces composés. L'Agence de protection de l'environnement des États-Unis (EPA) a inscrit le PFOS, l'acide perfluorooctanoïque (PFOA) et leurs dérivés sous la loi sur le contrôle des substances toxiques, exigeant une réduction de leur utilisation dans les processus industriels ou la recherche d'alternatives.

L'Union européenne a également imposé des restrictions strictes sur l'utilisation de diverses substances PFAS en vertu de la Convention de Stockholm afin de minimiser leurs impacts environnementaux et sur la santé. Ces mesures réglementaires ont incité l'industrie de la métallurgie à rechercher des alternatives sans PFAS et des formulations de fluides de coupe et de lubrifiants plus respectueuses de l'environnement.

Lubrifiants sans PFAS dans l'usinage des métaux

Dans la formulation de lubrifiants pour le travail des métaux, les alternatives sans PFAS attirent de plus en plus l'attention. Ces alternatives visent à réduire ou à éliminer l'utilisation des PFAS, réduisant ainsi le risque de pollution environnementale. Certaines technologies alternatives, telles que les lubrifiants à base de plantes et les lubrifiants à ester synthétique, offrent non seulement des propriétés anti-rouille et de lubrification similaires, mais présentent également une meilleure biodégradabilité et compatibilité environnementale. Cependant, le coût et les exigences techniques de ces alternatives restent un défi, nécessitant des recherches et un développement supplémentaires pour garantir leur performance et leur stabilité dans différentes applications industrielles.

Pour le traitement des eaux usées issues de l'usinage des métaux, les méthodes de traitement physiques et chimiques traditionnelles, telles que la coagulation, la sédimentation et les réactions redox, ne sont pas entièrement efficaces pour éliminer les PFAS. Des études récentes ont montré que les technologies de traitement avancées, telles que les procédés d'oxydation avancés (POAs), la filtration sur membrane et les techniques d'adsorption (par exemple, l'adsorption sur charbon actif et résine), offrent une efficacité supérieure pour éliminer ces polluants organiques persistants. Cependant, l'application de ces technologies doit prendre en compte le coût, la consommation d'énergie et les exigences opérationnelles, et elles nécessitent une optimisation et une validation supplémentaires.

L'utilisation des PFAS dans le travail des métaux et les lubrifiants met en évidence leurs avantages en termes de performance industrielle, mais entraîne également des risques pour l'environnement et la santé. À mesure que la sensibilisation environnementale augmente et que les réglementations se renforcent, l'industrie subit des pressions pour réduire l'utilisation des PFAS, rechercher des alternatives et améliorer les technologies de traitement des eaux usées. À l'avenir, les innovations dans le travail des métaux devront équilibrer l'efficacité et les exigences environnementales, favorisant une transformation industrielle durable.

◆ Citée de : Springer Nature

◆ Source : https://rdcu.be/dSOkJ