vignette|Formule topologique de l'acide perfluorooctanoïque. vignette|Modèle 3D de l'acide perfluorooctanesulfonique. vignette|Vidéo explicative : « Que sont les PFAS et quels sont leurs dangers pour nous ? » ().
Les substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées (SPFA), plus couramment désignées sous le sigle ou l'acronyme PFAS (pour l'anglais per- and polyfluoroalkyl substances), également appelées polluants éternels du fait de leur persistance dans l’environnement., autrefois aussi dénommées composés perfluorés, sont des composés organofluorés synthétiques comportant un ou plusieurs groupes fonctionnels alkyle per- ou polyfluorés (pas tous). Elles contiennent au moins un groupement perfluoroalkyle –CnF2n–... Il existe probablement entre six et sept millions de PFAS.
Certaines PFAS, comme l'acide perfluorooctanesulfonique (PFOS), l'acide perfluorooctanoïque (PFOA) ou l'acide perfluorononanoïque (PFNA), attirent l'attention des chercheurs, des autorités de réglementation et d'organisations non gouvernementales environnementales en raison de leur toxicité et de leur écotoxicité, de leur caractère de polluant très persistant et d'une présence déjà généralisée dans l'eau, l'air, le sol, les pluies, les écosystèmes (faune en particulier) et dans le sang de la population générale humaine... Elles sont retrouvées dans les organismes vivants sur toute la planète. Des scientifiques et diverses administrations appellent à rapidement les PFAS.. Un projet d'interdiction dans l'Union européenne est contré par une campagne de lobbying intense menée par les entreprises concernées, et aboutit à un report des actions envisagées.
En 2025, le coût de leur dépollution dans l'eau et les sols en Europe est évalué entre 95 milliards d'euros et d'euros sur .. Pour la France, selon un rapport de l'IGEDD, l'Igas, l'IGF et le CGAAER, la décontamination de l'eau irait de d'euros par an selon l'objectif de dépollution.
Chimie des PFAS Les substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées (PFAS) sont des composés de synthèse à chaîne carbonée, où un ou plusieurs atomes d'hydrogène sont remplacés par des atomes de fluor. La stabilité exceptionnelle des PFAS est principalement liée a la force de la liaison carbone-fluor (C-F), l'une des liaisons covalentes les plus énergétique en chimie organique . Cette liaison confère aux molécules une résistance élevée à la dégradation thermique, chimique, biologique.. Il est globalement possible de distinguer des PFAS polymères et des PFAS non-polymères, ces dernières étant les plus utilisées..
Lorsque tous les hydrogènes de la chaîne carbone (alkyle) sont substitués par des fluors, il s'agit d'une PFAS perfluoroalkylée. Par contre, si au moins un hydrogène est totalement substitué mais que tous les hydrogènes ne le sont pas, elle est dite polyfluorée. Lorsque la chaîne alkyle compte moins de six à huit atomes de carbone, on parle de PFAS à chaîne courte ; lorsqu’elle en compte davantage, on parle de PFAS à chaîne longue. :
les PFCA : acides carboxyliques perfluorés (exemple : l'acide perfluorooctanoïque [PFOA]) chaîne courte jusqu'à sept atomes de carbone, groupe fonctionnel carboxylate ; les PFSA : acides sulfoniques perfluorés (exemple : l'acide perfluorooctanesulfonique [PFOS]) ; chaîne courte jusqu'à cinq atomes de carbone, groupe fonctionnel sulfonate les polyfluorés, dont les fluorotélomères (FTS), de signes sous le terme générique de précurseurs (ou pré-PFAAs), ils sont formés de chaines polyfluorées associées à des groupes acides sulfoniques, phosphoriques (PAP), des alcools (alcools fluorotélomères ou FTOH), des sulfonamines : au moins un atome de carbone est relié à un atome d’hydrogène, peuvent se transformer et se dégrader en sous-produits, PFAS perfluoroalkylées, et notamment en PFCA ou PFSA.
Les propriétés physico-chimiques des PFAS ne sont pas communes car elles dépendent de chaque molécule dont la longueur de la chaîne perfluorée. La documentation est peu exhaustive..
Grande stabilité dans l'environnement Les PFAS sont souvent globalement surnommées . ou FC à la suite d'un jeu de mots utilisé dans un éditorial du de 2018.. Les lettres « F-C » évoquent les symboles du fluor et du carbone, éléments chimiques qui constituent le squelette de ces molécules ; par ailleurs, la liaison carbone-fluor est l'une des liaisons les plus fortes en chimie organique, ce qui confère à ces produits une demi-vie dans l'environnement extrêmement longue (le « » (pour toujours) de l'expression « »). Le nom est maintenant couramment utilisé dans les médias anglophones, en plus du nom plus technique de substances per- et polyfluoroalkylées, ou PFAS.....
Leur trait commun est la très grande stabilité de l’extrémité perfluorée, hydrophobe et lipophile, qui peut résister à la chaleur, aux acides, aux bases, aux agents réducteurs, aux oxydants, de même qu’aux processus de photolyse et de dégradation microbiologique.
L'étude (2020) d'une population d'Arvidsjaur ayant accidentellement consommé de l'eau contaminée par des mousses utilisées par les pompiers de l'aéroport, a permis d'évaluer la demi-vie de ces produits dans le plasma sanguin humain.. Pour les PFAS à chaîne longue : pour le PFHxS, pour le L-PFOS. Pour ceux à chaine courte, la demi-vie est de pour PFHpS. Les demi-vies les plus courtes étaient de pour le PFBA et pour le PFHpA.
Propriétés tensioactives Un sous-groupe des PFAS, les tensioactifs fluorés, possèdent une « tête » hydrophile en plus de la « queue » fluorée.. En tant que tensioactifs, ils abaissent plus efficacement la tension superficielle de l'eau que leurs homologues dont la queue hydrophobe est à base hydrocarbure. Ils sont bénéfiques sur la résistance à l’huile et à l’eau (apportant des propriétés déperlantes ou anti-taches, par exemple), leur résistance élevée sur les plans chimique, physique et thermique ainsi qu’une capacité à agir comme tensioactifs (constitution d’émulsions).
Solubilité dans l'eau et volatilité dans l'air Les PFAS peuvent également être retrouvées dans l’air et donc être déplacées par les vents sur de longues distances, notamment dans les émissions industrielles ou dans l'eau. Dans le cas des substances non-polymères, plus la chaîne carbonée est courte, plus le composé est soluble dans l’eau et pourra être transporté sur de très longues distances. À l’inverse, plus la chaîne carbonée est longue, plus la solubilité dans l’eau diminue..
Décompte vignette|upright=1.5| Quelques études HRMS sélectionnées, ayant permis une meilleure compréhension du « monde des PFAS ». Les parties vertes représentant les quatre PFAS bien étudiées considérées par Cousins I.T. Cousins, J.H. Johansson, M.E. Salter, B. Sha et M. Scheringer, Outside the safe operating space of a new planetary boundary for per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) ; Environ. Sci. Technol., 2022, 10.1021/acs.est.2c02765 ; acs.est.2c02765. (c'est-à-dire l'acide perfluorooctanesulfonique (PFOS), l'acide perfluorooctanoïque (PFOA), l'acide perfluorohexanesulfonique (PFHxS) et l'acide perfluorononanoïque (PFNA)) en comparaison relative avec le nombre de PFAS supplémentaires (provisoirement) identifiées dans les études respectives indiquées. vignette|upright=1.5|Découvertes de PFAS (avec selon les auteurs, un niveau de confiance ≥ 3) dans certaines études sélectionnées soulignant la diversité structurelle des nouveaux PFAS identifiées (provisoirement, ce chiffre augmentera). Les cercles colorés extérieurs représentent la classe PFAS et les cercles gris intérieurs illustrent les homologues au sein de la classe respective ayant de 1 à de carbone perfluorés. Les PFAS nouvellement découvertes depuis 2019 sont marquées en noir ( = 87), mais elles ne représentent qu'un sous-ensemble puisque cette revue n'a pris en compte que des études sélectionnées.
Des études au début des années 2020 ont mis en œuvre une recherche plus étendue de PFAS dans l'environnement et dans les organismes vivants et incluant des sources ponctuelles et de nouvelles « matrices » jusqu'alors inexplorées, ainsi que des voies de transformation qui n'avaient jamais été explorées par la recherche publique.
Ces études ont mis au jour un grand nombre de PFAS antérieurement non répertoriées, faisant émerger un véritable « monde des PFAS ».
L'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) en 2018 répertoriait différentes, avec au moins trois carbones perfluorés.. Une base de données sur la toxicité de l'Agence de protection de l'environnement des États-Unis, DSSTox, répertorie List consists of all DTXSID records with a structure assigned, and using a set of substructural filters based on community input., PubChem en comptait environ six millions en 2022., mais ce compte augmente et pourrait atteindre sept millions Schymanski E. et Bolton E. (2023), Présentation pour la ZeroPM Webinar, intitulée Are there really 6 million PFAS in PubChem?, lire en ligne, sur orbilu.uni.lu..
Méthodes d'analyses actuelles (et perspectives) Des milliers de PFAS existent, mais seules quelques dizaines sont généralement analysées. La détection, quantification et surveillance des PFAS sont complexes mais essentielles.
En 2025, la technique analytique la plus utilisée pour identifier et doser les PFAS dans des échantillons complexes est la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS), très sensible mais coûteuse, nécessitant des équipements spécialisés et des opérateurs qualifiés. Comme elle repose sur une analyse ciblée, seules les PFAS recherchées sont détectées. En outre, chaque échantillon doit être prétraité avant analyse, ce qui augmente le coût et le délai des analyses qui par ailleurs ne peuvent être faites qu'en laboratoire (ce qui limite la réactivité en cas de pollution)..
Le développement de capteurs/analyseurs portables pourrait bientôt révolutionner leur détection et améliorer la gestion des risques environnementaux et sanitaire : le laboratoire EDYTEM travaille, avec une start-up (Grapheal) sur un capteur électronique à base de graphène qui pourrait, dans le futur, détecter les PFAS directement sur le terrain, avec un signal électrique proportionnel à leur concentration..
Usages des PFAS Utilisations vignette|redresse|Le rouge à lèvres liquide peut contenir des PFAS... Les PFAS sont : du fait de leurs propriétés antiadhésives, imperméabilisantes, résistantes aux fortes chaleurs, depuis les années 1950, ...
Certaines PFAS peuvent également se trouver dans l'emballage alimentaire des burgers ou des intrants agricoles., des farts de ski, des poêles antiadhésives. ou encore de consommables d'hygiène intime féminine...
Alternatives Les feux de catégorie B (feux de solvants inflammables) sont combattus par des mousses épaisses à base d'agents fluorés (commercialisées depuis les années 1970 par la société 3M). Elles sont efficaces mais Arnault J (2018) Formulation de nouvelles mousses d'extinction d'incendie avec impact réduit sur environnement (Doctoral dissertation, Lyon) (résumé).. Des alternatives moins toxiques ou non toxiques sont recherchées, par exemple à base de polysaccharides tels que la gomme xanthane.
Productions des PFAS Les PFAS sont produites par la fluoration électrochimique (produit initial de cette réaction est le fluorure de perfluorooctane sulfonyle) et la télomérisation (pour produire des fluorotélomères)..
Les entreprises productrices de PFAS sont 3M, Chemours, Honeywell, Solvay, Merck, BASF, Bayer, Arkema, Archroma, AGC, Daikin et Dongyue Federation..
Toxicologie, écotoxicologie Exposition aux PFAS L'exposition professionnelle aux PFAS peut se produire dans les sites producteurs de PFAS comme l'industrie chimique, le traitement de textiles, la fabrication de produits électroniques et l’utilisation dans la lutte contre les incendies. Les niveaux d’imprégnation les plus élevés sont relevés chez les travailleurs de sites de fabrication de PFAS..
Contamination et transfert des PFAS