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Jun 04, 2023

Este tratamiento PFAS destruye para siempre los productos químicos en el agua

Métodos de tratamiento de agua PFAS presentados por científicos de Canadá y Estados Unidos.

Los métodos de tratamiento de agua PFAS introducidos por científicos de universidades canadienses y estadounidenses están revolucionando la purificación del agua potable.

17 de mayo de 2023, publicado a la 1:16 p. m. ET

Desde su invención en la década de 1930, los productos químicos PFAS, también conocidos como "productos químicos para siempre", se han filtrado en casi todas las facetas de la vida. Según los CDC, los productos químicos sintéticos se han utilizado en productos de consumo desde la década de 1940, incluidos utensilios de cocina antiadherentes, ropa impermeable, telas repelentes de manchas, espuma contra incendios, hilo dental, pinturas e incluso cosméticos y productos para el cuidado de la piel. Desafortunadamente, evitar los químicos dañinos es casi imposible en 2023, ya que las PFAS incluso se encuentran en el agua potable. Aunque aparentemente no hay escapatoria, un revolucionario tratamiento de agua PFAS ofrece esperanza.

Los métodos de sistema de intercambio de iones y carbón activado que se utilizan actualmente son solo inferiores a la hora de eliminar los productos químicos permanentes, ya que no se dirigen a todos los diferentes tipos de PFAS o consumen mucho tiempo. Sin embargo, un método para tratar el agua contaminada con PFAS desarrollado por científicos elimina los químicos desagradables "de una vez por todas", según The Independent.

Los PFAS son sustancias de perfluoroalquilo y polifluoroalquilo que "se acumulan en nuestros cuerpos y nunca se descomponen en el medio ambiente", según lo expresado por el Grupo de Trabajo Ambiental. La naturaleza de larga duración de los productos químicos PFAS se debe a sus enlaces de carbono-flúor superfuertes y prácticamente indestructibles.

Los químicos fluorados tóxicos (hay más de 9,000 químicos para siempre), que incluyen PFOA (ácido perfluorooctanoico) y PFOS (ácido sulfónico perfluorooctanoico), están presentes en el torrente sanguíneo de aproximadamente el 97 por ciento de los estadounidenses, según el Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental.

Pueden ingresar al cuerpo bebiendo agua contaminada con PFAS (que muchos llaman "sopa tóxica"), usando humectantes, cosméticos y protectores solares que contienen PFAS, comiendo pescado capturado en agua contaminada con PFAS, comiendo alimentos cultivados en suelo contaminado con PFAS, tragar tierra o polvo contaminado con PFAS, etcétera.

"Los productos químicos PFAS son algunos de los productos químicos más extendidos, altamente tóxicos y extraordinariamente persistentes conocidos por el hombre. Y se encuentran entre las mayores amenazas para la salud pública de todos los contaminantes químicos que conocemos", dijo Erik Olson del Consejo de Defensa de los Recursos Naturales. El independiente.

La exposición a las sustancias químicas PFAS se ha relacionado con problemas de salud como cáncer, daño hepático, desequilibrios hormonales, enfermedades de la tiroides, problemas de fertilidad, colesterol alto, obesidad, enfermedades cardíacas y problemas de desarrollo.

En un estudio de 2023, llamado "Degradación electroquímica del PFOA y sus alternativas comunes: evaluación de parámetros clave, funciones de las especies activas y vía de transformación", publicado en la revista científica revisada por pares Chemosphere, científicos de la Universidad de Columbia Británica en Canadá crearon un material adsorbente que atrae y atrapa todos los productos químicos PFAS en el agua. Las técnicas electroquímicas y fotoquímicas luego destruyen los químicos recolectados.

Específicamente, el estudio investigó la degradación electroquímica del ácido perfluorooctanoico (PFOA), ya que se encuentra comúnmente en el medio ambiente y en el agua potable.

Si bien es cierto que estudios anteriores abordaron la degradación electroquímica de los productos químicos PFAS, muchos de ellos consideraron solo un parámetro a la vez o investigaron los impactos de algunos parámetros "en condiciones [no] representativas de los escenarios del mundo real o se estudiaron en rangos estrechos, según el estudio de 2023. Esto ha llevado a resultados contradictorios.

Según lo transmitido por el estudio, los científicos "emplearon un diseño compuesto central (CCD) para investigar los efectos y las interacciones de los principales parámetros operativos (es decir, distancia entre electrodos, densidad de corriente y velocidad del agitador) en la degradación del PFOA".

"Después de encontrar la mejor condición operativa, se determinaron los efectos de los parámetros de la solución, como el pH inicial, el OD (oxígeno disuelto), la temperatura, la concentración de PFOA y la concentración de electrolitos en amplios rangos", continúa la introducción del estudio.

Al final, el equipo descubrió que "la tasa más alta de descomposición del PFOA se logró al combinar una alta densidad de corriente y la velocidad del agitador, los dos parámetros operativos principales". Y aunque "la condición ácida, la alta temperatura y la baja concentración inicial de PFOA aceleraron la cinética de degradación", descubrieron que "el DO tuvo un efecto insignificante en la descomposición del PFOA".

El profesor de ingeniería química y biológica de la UBC, el Dr. Madjid Mohseni, quien desarrolló la innovadora tecnología de absorción, describió la maravilla científica como un "filtro Brita, pero mil veces mejor", según la Universidad de Columbia Británica.

"Nuestros medios de adsorción capturan hasta el 99 por ciento de las partículas de PFAS y también se pueden regenerar y potencialmente reutilizar. Esto significa que cuando eliminamos el PFAS de estos materiales, no terminamos con más desechos sólidos altamente tóxicos que serán otro importante reto ambiental", dijo el Dr. Mohseni.

Aunque la fabricación de productos químicos PFAS ha cesado en Canadá, el Dr. Mohseni explicó que simplemente lavar la ropa de lluvia que contiene PFAS o apagar incendios con ciertas espumas (típicamente espuma formadora de película acuosa) contamina las vías fluviales.

El grupo de investigación del Dr. Mohseni también se esfuerza por mejorar la calidad del agua para las comunidades rurales, remotas e indígenas.

"Nuestros medios de adsorción son particularmente beneficiosos para las personas que viven en comunidades más pequeñas que carecen de recursos para implementar las soluciones más avanzadas y costosas que podrían capturar PFAS. Estos también se pueden usar en forma de tratamientos de agua domésticos y descentralizados", dijo.

Los hallazgos del Dr. Mohseni y su equipo los hacen optimistas sobre el futuro.

"Los resultados que obtengamos de estos estudios de campo del mundo real nos permitirán optimizar aún más la tecnología y tenerla lista como productos que los municipios, la industria y las personas pueden usar para eliminar las PFAS en su agua", continuó.

Teniendo en cuenta que los químicos dañinos para siempre se esconden en el agua del grifo en los 50 estados de EE. UU., los científicos están trabajando incansablemente para encontrar maneras de aniquilarlos. En 2023, investigadores de la Universidad Estatal de Arizona desarrollaron un método para detectar productos químicos PFAS en el agua e involucra microorganismos.

El Dr. Bruce Rittmann, profesor de Regentes en la Escuela de Ingeniería Sostenible de ASU, y su equipo de investigadores introdujeron un grupo de microorganismos para actuar como "asesinos de PFAS", como lo detalló Lori K. Baker de ASU.

Estos microorganismos son pequeños pero poderosos, ya que la bacteria es útil para eliminar los contaminantes desfavorables del agua.

"Una comunidad microbiana es un conjunto de microorganismos que están haciendo cosas diferentes, trabajando juntos como un equipo. Puedes pensar en ellos como un equipo deportivo con diferentes jugadores en diferentes posiciones. O puedes pensar en ellos como una orquesta con diferentes músicos tocando una sinfonía", explicó el Dr. Rittmann.

El Dr. Rittmann es famoso por usar microorganismos en el tratamiento de aguas residuales e inventó el reactor de biopelícula de membrana (MBfR), que dirige los microorganismos naturales para eliminar los contaminantes (como el perclorato y el tricloroeteno) en el agua.

"En el MBfR, usamos membranas de transferencia de gas de fibra hueca. Una fibra hueca es como una pajilla muy pequeña. Y usamos la pajilla para entregar gas hidrógeno a los microorganismos. Como el hidrógeno se entrega en el interior de la pajilla, se se difunde a través de la pared. En el exterior, una biopelícula de microorganismos oxida el hidrógeno”, explicó sobre su invento.

Para concentrarse en los productos químicos PFAS, el Dr. Rittmann revisó el MBfR para convertirlo en un reactor de película catalítica de membrana (MCfR). En el MCfR, "se deposita una película de catalizadores de nanopartículas a base de paladio en el exterior de la membrana o paja", según ASU.

"El paladio, uno de los metales del grupo del platino, es famoso por ser un catalizador en su forma elemental sólida. Eso significa que acelera muchas reacciones. Y una de las reacciones que acelerará es la desfluoración reductora de PFAS, lo que significa reemplazando los átomos de flúor con átomos de hidrógeno", afirmó el Dr. Rittmann.

Juntos, el MBfR y el MCfR luchan contra los contaminantes y purifican el agua.

"Usamos el MCfR para eliminar algunos de todos los flúor, y luego entregamos esa agua con esos compuestos a los microorganismos en el MBfR, y ellos terminan el trabajo", compartió. "Hemos demostrado que funciona con todos los compuestos de PFAS que hemos probado hasta ahora".

Además, la tecnología MBfR del Dr. Rittmann puede "reducir los costos de tratamiento de aguas residuales, reducir el consumo de energía e incluso recuperar metales preciosos para reciclarlos", y eso sin contribuir a la contaminación.

El Dr. Rittmann ha trabajado para revolucionar la forma en que vemos las bacterias desde 1984, cuando propuso por primera vez el concepto del uso de microorganismos en el tratamiento del agua potable. Él quiere que el mundo vea el superpoder natural de los microorganismos (piense en los probióticos), para aplastar el estigma, por así decirlo.

“Las tecnologías tradicionales en el tratamiento del agua potable han consistido en matar las bacterias”, explicó. "El campo ahora ha cambiado. Lo que llamamos biofiltración es una característica relativamente común del tratamiento del agua potable ahora, aunque tomó mucho tiempo para que este concepto se afianzara".

Mientras estaban en el laboratorio de ASU, los investigadores utilizaron reactores del tamaño de una botella de agua y encontraron mucho éxito en la eliminación química de PFAS. El siguiente paso implica pruebas de campo en aguas contaminadas. Microorganismos al rescate!