Sin saberlo, la mayoría de los estadounidenses dependen todos los días de una clase de sustancias químicas llamadas sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo, o PFAS. Estos materiales artificiales tienen cualidades únicas que los hacen extremadamente útiles. Repelen tanto el agua como la grasa, por lo que se encuentran en envases de alimentos, tela impermeable, alfombras y pintura mural.

Los PFAS también son útiles cuando las cosas se ponen calientes. Los consumidores valoran esta propiedad en sartenes antiadherentes. Las agencias gubernamentales y la industria los han utilizado durante décadas para extinguir incendios en aeropuertos e instalaciones de almacenamiento de combustible.

Sin embargo, El uso generalizado de PFAS ha provocado una gran contaminación de los sistemas públicos de agua. Hoy dia, estas sustancias se pueden encontrar en el suero sanguíneo de casi todos los residentes de EE. UU. La exposición a los PFAS se ha relacionado con el cáncer de riñón y testicular, así como del desarrollo, inmune, problemas hormonales y de salud.

Pero eliminarlos del medio ambiente no es fácil. Los enlaces químicos entre el flúor y el carbono, la columna vertebral de las moléculas de PFAS, son extremadamente fuertes. Los PFAS se pueden eliminar del agua filtrándolos, pero los filtros usados ​​deben desecharse posteriormente, y el relleno sanitario solo transfiere el problema a otra ubicación. La mejor solución al problema es descomponer los PFAS por completo y, en ese sentido, estamos progresando.

Limpieza electroquímica de agua

Los estudios han demostrado que un método llamado oxidación electroquímica es una forma eficaz de eliminar los PFAS de las aguas residuales. Funciona pasando una corriente eléctrica directa entre electrodos, que son placas de metal conductoras. Cuando el voltaje es lo suficientemente alto, Las moléculas de PFAS ceden un electrón al electrodo positivo. Esto inicia una reacción en cadena que convierte los PFAS en dióxido de carbono y fluoruro.

Este proceso es relativamente fácil en un laboratorio, pero llevarlo a cabo a escala de campo es un desafío completamente diferente. Típicamente, el objetivo sería eliminar los PFAS que se han derramado y empapado en la tierra, contaminando los suministros de agua subterránea.

Podemos bombear el agua subterránea contaminada hasta la superficie y a través de un reactor, pero la mayoría de los contaminantes que contienen carbono, incluidos algunos de los numerosos tipos de moléculas de PFAS, se adhieren al suelo y se liberan lentamente. Puede llevar años o incluso décadas de bombeo para tratar una gran zona contaminada. Los métodos que tratan los contaminantes bajo tierra en lugar de bombearlos a la superficie suelen ser más baratos.

En investigaciones anteriores en un antiguo sitio de almacenamiento de municiones en Pueblo, Colorado, demostramos que era posible tratar el agua subterránea contaminada con explosivos pasándola a través de una barrera electrolítica. Para hacer esto, hundimos electrodos de malla que parecían pantallas de ventanas en una zanja. El agua subterránea contaminada se movía naturalmente a través de estos electrodos de malla, donde una corriente eléctrica rompió los contaminantes que contenía.

Este proceso requiere aproximadamente de 5 a 15 voltios de electricidad, aproximadamente la cantidad suministrada por una batería de automóvil. En áreas remotas, esta energía puede provenir de paneles solares. Con una gestión adecuada, Las barreras electrolíticas pueden descomponer los contaminantes durante varios años.

Ampliación del tratamiento para PFAS

Nuestra investigación actual tiene como objetivo aplicar la tecnología de barrera electrolítica al tratamiento de agua contaminada con PFAS. Pero los PFAS son más difíciles de degradar que los contaminantes en el sitio de Pueblo.

El primer paso es identificar electrodos más potentes. Los electrodos se pueden recubrir con una variedad de materiales, incluido el titanio, estaño y muchos otros óxidos metálicos. Las propiedades de los recubrimientos de la superficie de los electrodos determinarán qué tan rápido degradan los contaminantes.

Hasta ahora hemos utilizado una malla de titanio expandido recubierta con una mezcla de óxidos de iridio y tantalio. Estos electrodos se utilizan ampliamente para proteger las tuberías de acero inoxidable de la oxidación, para que sean asequibles, se vende por alrededor de US $ 40 por pie cuadrado. El costo es un factor importante a considerar porque los electrodos pueden representar una parte significativa del costo total de instalación.

Recubrimientos de óxido de iridio y tantalio, sin embargo, son muy lentos para degradar los PFAS. Nuestras investigaciones preliminares han demostrado que los electrodos de malla recubiertos de óxido de estaño son mucho más efectivos. En la actualidad, Los electrodos de óxido de estaño son material de investigación hecho a medida, y por tanto mucho más caro que los óxidos de iridio y tantalio. Pero debido a que el costo del estaño es sustancialmente menor que el de los otros dos, esperamos que los precios bajen una vez que estos electrodos se produzcan en mayor cantidad.

Además, Dr. Shaily Mahendra en la Universidad de California, Los Ángeles y sus colaboradores han descubierto un hongo que pudre la madera que se ha mostrado prometedor en la transformación de algunas especies de PFAS. Estos hongos necesitan oxígeno para respirar. pero generalmente hay muy poco oxígeno en las aguas subterráneas. Afortunadamente, los electrodos que usamos para descomponer los contaminantes también descomponen el agua subterránea a su alrededor, y este proceso genera oxígeno.

Por lo tanto, planeamos acoplar la oxidación electroquímica con la degradación biológica, usando el hongo vivo para ayudar a descomponer PFAS. Nuestro trabajo preliminar sobre otro contaminante orgánico persistente llamado 1, El 4-dioxano ha demostrado que la degradación se acelera cuando estos dos procesos trabajan juntos. Al mismo tiempo, el voltaje que se envía a través de los electrodos se puede reducir. Voltajes más bajos significan un menor costo de energía, Mayor vida útil del electrodo y menor formación de subproductos de desinfección. Estos son compuestos indeseables y potencialmente dañinos que pueden formarse a partir de sustancias que están presentes naturalmente en el agua. como el cloruro.

¿Hay alternativas?

Incluso con la aparición del tratamiento de agua electroquímico, La degradación de PFAS sigue siendo un desafío. Debido a que los PFAS son extremadamente estables y se usan tan ampliamente, ahora se distribuyen por todo el mundo.

Los investigadores están desarrollando formas de reemplazar los PFAS en ciertos productos, como espumas contra incendios. En muchos otros productos de consumo, los fabricantes simplemente reemplazan las moléculas de PFAS más grandes por otras más pequeñas. Sin embargo, esta no es una solución completa. Se cree que los PFAS más pequeños se acumulan menos en el tejido biológico, pero también se propagan más fácilmente en el medio ambiente.

La exposición a productos químicos es un precio que pagamos por las comodidades de la vida moderna. Por último, El alcance de la presencia de PFAS en el medio ambiente dependerá en gran medida de las opciones del consumidor y de la rapidez con la que podamos reemplazar estos productos químicos con alternativas más seguras. Por ahora, sin embargo, necesitamos formas más efectivas de eliminarlos del suelo, aguas subterráneas y otros lugares donde amenazan la salud humana y el medio ambiente.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.