Etude bibliographique sur la thermodégradation des PFAS

Cette étude est une synthèse bibliographique sur les conditions de dégradation thermique des substances per et polyfluoroalkylées (PFAS) par incinération. Les PFAS font partie de la catégorie de polluants surnommée « polluants éternels » ; ils se caractérisent par leur extrême persistance dans les milieux liée à la grande stabilité chimique et thermique de la liaison carbone-fluor. Les substances PFAS sont largement utilisées depuis les années 1950 dans de nombreuses applications industrielles et produits de consommation courante : textiles, emballages alimentaires, mousses anti-incendie, revêtements antiadhésifs, cosmétiques, produits phytosanitaires, etc... du fait de leurs propriétés de durabilité dans des conditions extrêmes, de leurs propriétés antiadhésives, de leur imperméabilité à l'eau, à l'huile et à la saleté, de leurs propriétés d’isolation électrique et thermique, etc. La gestion des déchets contenant des PFAS est ainsi complexe.
Une destruction complète des PFAS par incinération renvoie à la minéralisation complète des PFAS : tout le fluor est alors retrouvé sous forme de fluorure d’hydrogène (HF). Ce dernier nécessite une gestion adaptée dans la mesure où le fluorure d’hydrogène est toxique, corrosif et peut ainsi corroder les équipements. Les conditions de cette thermodégradation des PFAS sont encore débattues. Il ressort toutefois de la littérature qu’une température très élevée >1 300°C (voire 1 400°C) garantit une minéralisation certaine de toutes les substances et sous-produits PFAS générés. Pour des températures inférieures, il est noté que la plupart des études citées s’accordent à dire qu’une température supérieure à 1 000°C permettrait de minéraliser complètement (pour certaines études) ou quasi-complètement les PFAS (moins de 1% de sous-produits de décomposition restants). La minéralisation des PFAS par incinération va dépendre de nombreux paramètres : de la matrice déchet incinérée (composition et typologie du flux de déchets considéré, nature et concentrations des substances PFAS, etc.) ainsi que des conditions opératoires (température, temps de séjour, teneur en oxygène, turbulence, etc.).
Ainsi, les températures de combustion des incinérateurs classiques, tels que les incinérateurs d’ordures ménagères (entre 750°C et 1 100°C pour les fours à grille) ou de boues d’épuration (habituellement entre 850 et 900°C pour les fours à lits fluidisés denses) ne sont pas suffisantes pour garantir une minéralisation complète de tous les PFAS. La dégradation de ces substances dans les incinérateurs va ainsi générer des quantités plus ou moins importantes de PFAS de chaines plus courtes, plus stables thermiquement. Les incinérateurs de déchets dangereux (plage de température de combustion entre 1 100 et 1 300 °C) peuvent quant à eux garantir ces températures élevées. Il en est de même pour les cimenteries dont les conditions de fonctionnement n’ont pas été approfondies dans ce rapport. Les substances PFAS non minéralisées lors de l’incinération vont se retrouver soit dans les mâchefers, soit être captés par les systèmes d’épuration des fumées, soit être émises dans l’air. Ce rapport n’a pas étudié l’efficacité des systèmes d’épuration des fumées quant au piégeage des substances PFAS et des sous-produits de décomposition restants.