Jennifer Guelfo, de l’Université Texas Tech, faisait partie d’une équipe de recherche qui a découvert que l’utilisation d’une nouvelle sous-classe de per- et polyfluoroalkyles (PFAS) dans les batteries lithium-ion est une source croissante de pollution de l’air et de l’eau.
Les résultats ont été publié dans une étude en Nature Communications aujourd’hui.
Les tests effectués par l’équipe de recherche ont également révélé que ces PFAS, appelés bis-perfluoroalkyl sulfonimides (bis-FASI), présentent une persistance environnementale et une écotoxicité comparables à celles de composés plus anciens et notoires comme l’acide perfluorooctanoïque (PFOA).
Les batteries lithium-ion sont un élément clé de l’infrastructure croissante de l’énergie propre, avec des utilisations dans les voitures électriques et l’électronique, et la demande devrait croître de manière exponentielle au cours de la prochaine décennie.
« Nos résultats révèlent un dilemme associé à la fabrication, à l’élimination et au recyclage des infrastructures d’énergie propre », a déclaré Guelfo, professeur associé d’ingénierie environnementale au Edward E. Whitacre Jr. College of Engineering.
« Il est essentiel de réduire les émissions de dioxyde de carbone grâce à des innovations telles que les voitures électriques, mais cela ne doit pas avoir pour effet secondaire d’accroître la pollution par les PFAS. Nous devons faciliter les technologies, les contrôles de fabrication et les solutions de recyclage qui peuvent lutter contre la crise climatique sans libérer de polluants très récalcitrants. »
Les chercheurs ont prélevé des échantillons d’air, d’eau, de neige, de sol et de sédiments à proximité d’usines de fabrication du Minnesota, du Kentucky, de Belgique et de France. Les concentrations de bis-FASI dans ces échantillons étaient généralement très élevées.
Les données suggèrent également que les émissions atmosphériques de bis-FASI peuvent faciliter le transport à longue distance, ce qui signifie que les zones éloignées des sites de fabrication peuvent également être affectées. L’analyse de plusieurs décharges municipales dans le sud-est des États-Unis a indiqué que ces composés peuvent également pénétrer dans l’environnement par l’élimination des produits, y compris les batteries lithium-ion.
Les tests de toxicité ont montré que des concentrations de bis-FASI similaires à celles trouvées sur les sites d’échantillonnage peuvent modifier le comportement et les processus métaboliques énergétiques fondamentaux des organismes aquatiques. La toxicité des bis-FASI n’a pas encore été étudiée chez l’homme, bien que d’autres PFAS, mieux étudiés, soient liés au cancer, à la stérilité et à d’autres effets nocifs graves sur la santé.
Les tests de traitement ont montré que les bis-FASI ne se dégradent pas pendant l’oxydation, ce qui a également été observé pour d’autres PFAS. Cependant, les données ont montré que les concentrations de bis-FASI dans l’eau pourraient être réduites en utilisant du charbon actif granulaire et un échange d’ions, des méthodes déjà utilisées pour éliminer les PFAS de l’eau potable.
« Ces résultats montrent que les approches de traitement conçues pour le PFOA et le PFOS (acide perfluorooctanesulfonique) peuvent également éliminer les bis-FASI », a déclaré l’auteur de l’étude, Lee Ferguson, professeur associé d’ingénierie environnementale à l’université Duke. « L’utilisation de ces approches est susceptible d’augmenter à mesure que les installations de traitement sont modernisées pour se conformer aux niveaux maximaux de contamination des PFAS récemment adoptés par l’EPA. »
Guelfo et Ferguson soulignent que nous vivons une période cruciale pour l’adoption de technologies énergétiques propres qui peuvent réduire les émissions de dioxyde de carbone.
« Nous devrions exploiter l’expertise d’équipes multidisciplinaires de scientifiques, d’ingénieurs, de sociologues et de décideurs politiques pour développer et promouvoir l’utilisation d’infrastructures énergétiques propres tout en minimisant l’empreinte environnementale », a déclaré Ferguson.
« Nous devons utiliser l’élan qui sous-tend les initiatives énergétiques actuelles pour garantir que les nouvelles technologies énergétiques soient véritablement propres », a ajouté M. Guelfo.
Plus d’information:
Jennifer L. Guelfo et al, Les composants des batteries lithium-ion sont à la croisée de l’énergie durable et de la libération environnementale de substances per- et polyfluoroalkylées, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-49753-5