Los investigadores de la Universidad de Drexel han encontrado una manera de destruir compuestos tóxicos tercamente resistentes, denominados ominosamente "químicos para siempre", que han contaminado el agua potable de millones de personas en todo Estados Unidos.
Estos productos químicos, comúnmente llamados PFAS, un acortamiento de las sustancias per y polifluoroalquilo, se usaron durante unos 60 años como recubrimientos para sartenes antiadherentes y ropa impermeable y en espumas contra incendios. En las últimas dos décadas, las preocupaciones sobre los riesgos para la salud asociadoscon la exposición al PFAS, desde cáncer y problemas de tiroides hasta bajo peso al nacer y presión arterial alta, han llevado a prohibiciones federales, mandatos de monitoreo y esfuerzos de remediación masivos.
Pero eliminar estos productos químicos, originalmente diseñados para resistir las altas temperaturas de los incendios impulsados por combustible, del agua potable ha demostrado ser casi imposible.
"Los enlaces químicos de fluoruro de carbono en los compuestos de PFAS son extremadamente estables, por lo que es imposible descomponer estos compuestos utilizando métodos de tratamiento estándar", dijo Christopher Sales, PhD, profesor asociado de ingeniería ambiental en Drexel que estudia la degradación de contaminantes ambientales.
Sales es parte de un equipo de la Facultad de Ingeniería de Drexel y el Instituto de Plasma C. & J. Nyheim que explora cómo se puede usar una explosión de gas cargado, llamado plasma frío, para eliminar el PFAS del agua. Su grupo publicó recientemente su investigaciónen el diario Ciencia ambiental: Investigación y tecnología del agua .
"Esto se ha convertido en un problema urgente porque estamos viendo que el PFAS aparece en todas partes, no solo en el agua y el suelo cerca de aeropuertos que lo usaron en espuma contra incendios, sino también en muchos bienes de consumo como telas resistentes a las manchas y empaques de alimentosdiseñado para repeler líquidos y grasas ", dijo Sales." Debido a que estos productos químicos no se biodegradan fácilmente, PFAS se está filtrando al agua subterránea y superficial de productos que han estado depositados en vertederos durante décadas ".
Aunque todavía no se han identificado rutas de exposición precisas, los estudios sugieren que se detectó PFAS en el torrente sanguíneo de hasta el 98 por ciento de la población de los EE. UU. Mediante alguna combinación de exposición directa, contaminación del agua potable y bioacumulación.
El Departamento de Defensa actualmente está gastando miles de millones de dólares para limpiar los suministros de agua del suelo contaminado alrededor de cientos de bases militares donde se había utilizado la espuma contra incendios PFAS. Pero, según Sales, los mejores esfuerzos son solo una solución provisional.
"El estándar actual para lidiar con el agua contaminada con PFAS son los filtros de carbón activado", dijo Sales. "Pero el problema con la filtración es que solo recolecta el PFAS, no lo destruye. Entonces, a menos que los filtros se incineren aaltas temperaturas, los filtros usados se convierten en una nueva fuente de PFAS que puede regresar al medio ambiente a través de la escorrentía y la filtración ".
Para eliminar realmente los productos químicos, el tratamiento necesita separar el enlace carbono-fluoruro que es clave para el poder de permanencia del compuesto. Los diferentes tipos de PFAS, que ahora son miles, están compuestos por cadenas de carbono-fluoruro de diferente longitud.El objetivo de los métodos de descontaminación propuestos es romper la cadena en pedazos más pequeños para volverla inerte. Un objetivo secundario y más desafiante es eliminar por completo los átomos de flúor de los compuestos, un logro llamado defluorinación.
Una forma de eliminar el PFAS del agua es elevando sus temperaturas, lo que aumenta la actividad de sus átomos lo suficiente como para estirar el enlace carbono-fluoruro hasta su punto de ruptura. Desafortunadamente, toma mucho más que hervir para deshacerse del PFAS, segúna ventas
"Para romper el enlace extremadamente estable entre el carbono y el fluoruro en PFAS, debe elevar la temperatura de los compuestos a al menos 1,000 Celsius, por lo que 10 veces la temperatura del agua hirviendo", dijo Sales. "Pero eso claramente no esfactible para operaciones de tratamiento de agua, debido a la gran cantidad de energía que consumiría "
El equipo de Drexel propone el uso de gas altamente energizado, o plasma, como una forma de activar los átomos de PFAS sin calentar el agua.
En el plasma no equilibrado o "frío", se utiliza un campo electromagnético para excitar los electrones en un gas sin elevar su temperatura total. En un ejemplo común de plasma frío, una luz fluorescente, los electrones se excitan hasta el punto dondeemiten luz visible mientras el gas mismo permanece a temperatura ambiente.
Investigadores del Instituto de Plasma de Nyheim han aprovechado la tecnología de plasma sin equilibrio para la descontaminación y esterilización de productos y carne y en entornos de atención médica.
Soltarlo en PFAS es el equivalente químico de usar una licuadora para hacer un batido.
Primero, un dispositivo llamado plasmatron de arco deslizante crea un campo electromagnético giratorio que activa electrones de burbujas de gas en el agua. Los electrones de alta energía separan las especies químicas en el agua y comienzan a emitir radiación ultravioleta. Finalmente, el vórtice giratoriode átomos, iones y radiación alcanza un nivel de actividad lo suficientemente alto como para romper el enlace carbono-fluoruro en los compuestos de PFAS, todo sin elevar la temperatura del agua.
En solo una hora de tratamiento, que usa un poco más de energía de la que se necesitaría para que una tetera hierva, el tratamiento con plasma de arco deslizante puede eliminar más del 90 por ciento del PFAS del agua y desfluorizar aproximadamente una cuarta parte del aguacompuestos, según el estudio publicado recientemente por el grupo.
"Este es solo un ejemplo de cuán eficiente y eficientemente puede usarse la tecnología de plasma frío para abordar problemas difíciles de contaminación química", dijo Alexander Fridman, PhD, director del Instituto de Plasma Nyheim. "El plasma frío tiene el potencial de ayudarnoseliminar una variedad de toxinas químicas que amenazan nuestros suministros de alimentos y agua potable "
Mientras que los métodos de tratamiento con plasma para la eliminación de PFAS han sido probados por otros grupos, hasta ahora ninguno de ellos se presta para ser fácilmente ampliado para su uso en grandes instalaciones de tratamiento, según los investigadores de Drexel.
"Ahora que hemos demostrado la efectividad del tratamiento con agua de plasma frío, nuestro próximo paso es continuar probándolo a mayor escala", dijo Fridman. "También creemos que la tecnología podría ajustarse para tratar el suelo contaminado y logrardefluorinación completa de compuestos de PFAS "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Drexel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :