Dispositifs portables à base de graphène pour la détection ert la quantification de composés poly- et per-fluorés (PFAS) – FluoroGraph

Le projet FluoroGraph a pour objectif la conception de dispositifs analytiques portables (utilisables sur sites) permettant la détection et la quantification de composés poly- et perfluorés (PFAS). Si les PFAS sont utilisés dans de très nombreux domaines et produits de consommation depuis les années 1950, (textiles, emballages alimentaires, mousses anti-incendie, revêtements antiadhésifs, produits phytosanitaires, cosmétiques …), ils sont maintenant clairement établis comme des "polluants éternels" toxiques. Au regard des préoccupations grandissantes concernant l’impact des PFAS sur la santé humaine et celle des écosystèmes, des normes nationales et internationales concernant les limites de concentration de PFAS ont été établies récemment et devront être mises en vigueur très rapidement. Par exemple, en 2019, le Conseil de l'Union européenne a demandé un plan d'action visant à éliminer toutes les utilisations non essentielles des PFAS et ceux-ci devront être intégrés dans les analyses sanitaires de l’eau de consommation en France dès 2026. Toutefois, la mise en place d'actions de réduction de PFAS nécessite au préalable de faire progresser les connaissances et méthodes en matière d’analyse, d’impact et de traitement des PFAS et de mieux connaître ces substances dans l’environnement. En particulier, la surveillance et la quantification des PFAS sont aujourd'hui des réels défis. En effet, ceux-ci sont actuellement (difficilement) dosables via des techniques chromatographiques assez lourdes et leurs détection et quantification par d'autres techniques, notamment pour l'analyse "on site" restent à trouver.
C’est dans ce contexte que s’inscrit le projet de Laboratoire Commun Fluorograph dont l'objectif majeur sera la conception de dispositifs d'analyse de PFAS miniaturisés et utilisables sur site. Ce projet, à la fois fondamental et appliqué, associera les compétences du laboratoire EDYTEM (Environnements, DYnamiques et TErritoires de la Montagne) de l’Université Savoie Mont Blanc et l’entreprise grenobloise GRAPHEAL. EDYTEM possède une expertise forte en chimie de l’environnement et analytique et notamment en ce qui concerne l’étude et le suivi de polluants, que ce soit dans l’eau, l’air ou les sols, tandis que GRAPHEAL développe une technologie innovante pour la conception de capteurs et de dispositifs d’analyses portables à base de Graphène (le graphène est une monocouche conductrice de carbone cristallin pur). L'objectif sera d'associer les compétences complémentaires des deux partenaires pour aboutir, dans un délai de 4 à 5 ans, à un dispositif miniaturisé permettant la détection embarquée de PFAS. Pour cela, des détecteurs électrochimiques et de type transistors à Effets de Champ (FET) sont visés, dans lesquelles la partie centrale sera constituée d'une couche de graphène associée à un film moléculaire sensible à la présence de PFAS. Une fois ce composant hybride déterminé, des dispositifs prototypes de capteurs seront élaborés, permettant d'effectuer des tests en laboratoire puis sur sites (rivières, lacs…).
Si, durant ces 4 années, ce projet se concentrera essentiellement sur l'analyse des PFAS en milieu aqueux, à plus long terme leur détection dans les sols et dans l'air sera étudiée par le laboratoire Fluorograph. Notons également que, en parallèle de ce projet central, et afin d'acquérir des connaissances supplémentaires sur les interactions PFAS-Carbone, nous envisageons également d'étudier la remédiation des PFAS via l'utilisation de matériaux carbonés ainsi que leur dégradation en petites molécules par sono-électrochimie (association ultrasons + procédé d'oxydation avancée).