Polluants émergents d’origine purement industrielle

En outre, il existe aussi des polluants émergents d’origine purement industrielle. À l’opposé des substances pharmaceutiques, des produits de soin personnel ou les composés utilisés dans le domaine alimentaire, les polluants énumérés dans ce paragraphe se trouvent plus fréquemment dans les eaux usées industrielles plutôt que celles domestiques et municipales.

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a. Composés perfluorés

Les composés perfluorés (CPF) (Figure 1.9) sont des produits chimiques anthropogéniques qui ont été conçus pour fabriquer des produits résistants à la chaleur, à l’eau et aux taches des huiles et des graisses. Ils sont des composés ayant des propriétés chimiques inhabituelles, par le fait qu’ils sont à la fois hydrophobes and lipophobes, et qu’ils contiennent la liaison C―F, l’une des plus fortes liaisons chimiques connues. Les CPF sont persistants et largement dispersés dans l’environnement.

La réponse toxicologique humaine et environnementale vis-à-vis d’une exposition aux CPF est peu connue, mais on soupçonne entre autres un effet de perturbation endocrinienne [20,38]. Les structures chimiques des CPF les rendent très résistants à la dégradation dans l’environnement.

Les deux groupes de CPF les plus communément mesurés et détectés dans les matrices environnementales sont les perfluoroalkylsulfonates (PFAS) (composé-type : le perfluorooctane sulfonate (PFOS)) et les perfluoroalkylcarboxylates (PFAC) (composé-type : l’acide perfluorooctanoïque (PFOA)).

PFAS et PFAC sont des produits chimiques synthétiques qui ne se trouvent pas naturellement dans l’environnement. Les études du bilan de masse des CPF à travers les STEP rapportent communément des masses de PFOS et de PFOA plus élevées dans les effluents de la STEP que dans l’affluent brut [39]. Ceci suggère que la dégradation d’autres composés organiques fluorés (tels que des fluoropolymères) peut se dérouler durant le traitement des eaux usées pour former du PFOS et du PFOA [20].

b. Diphényléthers polybromés

Les diphényléthers polybromés (PBDE) (Figure 1.9) sont une classe de retardateurs de flamme bromés qui ont été utilisés dans des plastiques, des textiles, des circuits électroniques, et d’autres matériaux. Il existe 209 congénères de PBDE. Ces composés soulèvent des inquiétudes et des soucis concernant leur utilisation, à cause de leur détection fréquente dans de différents échantillons environnementaux, humains et animaux, mais aussi dans des endroits très distants de l’endroit où ils ont été produits ou utilisés.

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c. Alcanes et naphtalènes polychlorés

Les mélanges techniques d’alcanes polychlorés (Figure 1.9) (PCA), référant d’habitude à des paraffines chlorés, sont une classe de produits chimiques industriels, comprenant des hydrocarbures chlorés à chaîne droite. Les PCA sont répartis sur trois groupes : les PCA à chaîne courte comprenant 10 à 13 atomes de carbone, les PCA à chaîne moyenne comprenant 14 à 17 atomes de carbone et les PCA à chaîne longue comprenant 18 atomes de carbone ou plus.

Le nombre total des congénères possibles est inconnu, mais dépasse de loin 10 000. Les concentrations de PCA dans les boues des égouts, mettent en évidence l’accumulation dans les tissus humains et le biote environnemental, et des concentrations aux niveaux de traces peuvent être présents dans l’effluent traité. Les données toxicologiques actuelles ne sont pas suffisantes et parsuite des recherches supplémentaires sont nécessaires pour évaluer le risque que l'utilisation industrielle de ces composés chimiques pourrait faire courir à la santé humaine et l'environnement. Les mélanges techniques de naphtalènes polychlorés (PCN) ont été utilisés depuis le début des années 1900 comme des fluides diélectriques, des additifs d'huile de moteur, des composés de masquage et de préservation du bois et des lubrifiants, ainsi que pour la production de teintures et en galvanoplastie. Les PCN sont également structurellement similaires et ont des propriétés physico-chimiques similaires. Il y a 75 congénères de PCN, substitué par un à huit atomes de chlore par molécule de naphtalène. Les PCN sont des contaminants environnementaux omniprésents et plusieurs congénères de PCN présentent une toxicité du type dioxine [20].

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d. Siloxanes

La structure des siloxanes (Figure 1.10) consistent en une répétition d’une unité structurale formée d’une liaison Si―O à laquelle sont liées des chaînes organiques latérales. Il existe des siloxanes cycliques et d’autres linéaires qui forment ensemble un large groupe de composés chimiques ayant des poids moléculaires de quelques centaines à plusieurs centaines de mille de daltons.

Les siloxanes sont largement utilisés dans des produits à utilisation urbaine, comme des peintures et des cosmétiques, mais aussi dans des produits médicaux, grâce à leur haute stabilité thermique, leur texture onctueuse, leur inertie physiologique et leurs propriétés lubrifiantes. Ils sont en général, très persistants une fois libérés dans l’environnement. Dans les récentes années, des études variées ont montré que quelques siloxanes peuvent avoir des capacités de perturbation endocrinienne surtout sur la reproduction, ce qui a soulevé une inquiétude concernant leur effet sur l’Homme et l’environnement [40,41].

Les siloxanes ont été détectés dans des échantillons environnementaux, comme des eaux de surface, des sédiments et des tissus de poisson. Les siloxanes cycliques sont trouvés à des concentrations (602-2360 ng g−1 de matière sèche) plus élevées que celles des siloxanes linéaires (98-3310 ng g −1 de matière sèche) dans les échantillons de sédiments. Cependant, la somme des concentrations des 13 siloxanes linéaires trouvés était plus élevée que la somme des concentrations des cinq siloxanes cycliques dans les échantillons de boues [42].

Le composé-type des siloxanes est le polydiméthylsiloxane (PDMS) ; il a une faible toxicité écologique, qui ne se manifeste qu’à des concentrations beaucoup plus élevées que celles observées dans l’environnement ; de ce fait, les concentrations de PDMS aux niveaux détectés dans l’eau ne posent pas une menace écologiquement significative. Les siloxanes ont une très faible solubilité dans l’eau et sont principalement éliminés par sorption sur les solides durant le traitement des eaux usées. Durant le traitement des eaux usées, il a été observé qu’au moins 94 % des siloxanes resteraient inchangés à cause de leurs stabilités chimique et thermique élevées.

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Les siloxanes ne sont pas toxiques aux communautés microbiennes des eaux usées et n’affectent donc pas la performance du traitement. Les siloxanes, non éliminés par adsorption sur les particules solides des boues, sont présents dans l’effluent de la station de traitement des eaux usées comme un composant des solides en suspension. Les siloxanes se dégradent dans un environnement terreux, comme résultat de processus abiotiques plutôt que de la biodégradation, et ont une demi-vie estimée de 4 à 28 jours [20].

e. Bisphénol A, benzotriazoles et benzothiazoles

Le bisphénol A (Figure 1.10) est un plastifiant fabriqué en grande quantité et qui est utilisé principalement en tant que monomère pour la fabrication de polycarbonate, des résines époxy et du polyester insaturé. Les études du bilan de masse à travers des STEP ont détecté du bisphénol A dans l'eau brute, les boues et les effluents. Cependant, des taux d’élimination importants (jusqu'à 99 %) ont été signalés au cours du traitement des eaux usées et par la suite, la biodégradation est considérée comme le mécanisme d'élimination principale [20,43].

Les benzotriazoles (Figure 1.10) sont des agents complexants qui sont largement utilisés comme anticorrosifs. Les deux formes les plus courantes, le benzotriazole (1H-benzotriazole) et le tolyltriazole (un mélange de 4- et 5-méthyl-1H(1H-benzotriazole), sont solubles dans l'eau, résistants à la biodégradation, et ne sont que partiellement éliminés dans le traitement des eaux usées [30,44].

Les benzothiazoles (Figure 1.10) sont utilisés comme des inhibiteurs de corrosion, des herbicides, des agents algicides, des myxobactéricides, des fongicides dans la production de bois et de cuir, des photosensibilisateurs, des fluides de dégivrage et des constituants de colorants azoïques ; ils sont également utilisés en chimiothérapie et dans l'industrie des pâtes du papier [45]. Les taux d'élimination des benzothiazoles variaient de 0 à 80 % dans la station d'épuration conventionnelle d’après Matamoros et al. [46].

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Figure 1.10 Siloxanes, bisphénol A, benzotriazole et benzothiazole.

f. Nanomatériaux

Les nanomatériaux ont des tailles de 1 à 100 nm et peuvent avoir des propriétés particulières, telles qu'une haute résistance, une stabilité thermique, une faible perméabilité et une conductivité élevée. Dans un proche avenir, les nanomatériaux devraient être utilisés dans des domaines tels que la chimiothérapie, l'administration des médicaments, et le marquage des pathogènes alimentaires. Les nanomatériaux ont des structures chimiques très variées et comprennent des fullerènes, des nanotubes, des points quantiques, des oxanes métalliques, des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2), d'argent, d’or, et de fer métalliques. La plupart des recherches dans le domaine des nanomatériaux est centrée sur le développement de nouveaux usages de ces matériaux qui sont de nouveaux produits dotés de propriétés uniques.

D'autre part, de vives inquiétudes concernant les nanomatériaux en tant que des contaminants de l'environnement sont soulevées. En tant que tel, les nanomatériaux font l'objet de différents travaux de recherche pour évaluer le sort, le transport, et les effets sur la santé [30].

1.3.3. Problématique des résidus des substances pharmaceutiques