Los ingenieros químicos de la Universidad de Rice han mejorado su diseño para un catalizador alimentado por luz que descompone rápidamente el PFOA, uno de los contaminantes "químicos para siempre" más problemáticos del mundo.

Michael Wong y sus estudiantes hicieron el sorprendente descubrimiento en 2020 de que el nitruro de boro, un polvo disponible comercialmente que se usa comúnmente en cosméticos, podría destruir el 99 % del PFOA, o ácido perfluorooctanoico, en muestras de agua en tan solo unas pocas horas cuando se expuso a los rayos ultravioleta. luz con una longitud de onda de 254 nanómetros.

"Eso fue genial porque el PFOA es un contaminante cada vez más problemático que es realmente difícil de destruir", dijo Wong, autor correspondiente de un estudio sobre el catalizador rediseñado en Chemical Engineering Journal . "Pero también fue menos que ideal porque el nitruro de boro fue activado por la luz ultravioleta de onda corta y la atmósfera filtra casi toda la luz ultravioleta de onda corta de la luz solar. Queríamos impulsar tanto como fuera posible la capacidad del nitruro de boro para acceder a la energía. de otras longitudes de onda de la luz solar".

La luz ultravioleta de onda larga, o UV-A, tiene longitudes de onda que oscilan entre los 315 y los 400 nanómetros. Es lo que causa los bronceados y las quemaduras solares, y es abundante en la luz solar que llega a la Tierra. El nitruro de boro es un semiconductor y no se activa con los rayos UV-A. El dióxido de titanio, un ingrediente común en los protectores solares, es un semiconductor que se activa con los rayos UV-A e incluso se ha demostrado que cataliza la descomposición del PFOA, aunque muy lentamente, cuando se expone a los rayos UV-A.

So Wong y los coautores principales del estudio, Bo Wang, Lijie Duan y Kimberly Heck, decidieron crear un compuesto de nitruro de boro y dióxido de titanio que combinara las mejores características de los catalizadores individuales. En su nuevo estudio, demostraron que los compuestos alimentados con UV-A destruyeron el PFOA unas 15 veces más rápido que los fotocatalizadores de dióxido de titanio simple.

Al analizar las medidas de respuesta de la fotocorriente y otros datos, el equipo de Wong aprendió cómo su compuesto semiconductor recolectaba energía UV-A para romper las moléculas de PFOA en el agua. En experimentos al aire libre con botellas de agua de plástico bajo la luz solar natural, descubrieron que los compuestos de nitruro de boro y dióxido de titanio podían degradar alrededor del 99 % del PFOA en agua desionizada en menos de tres horas. En agua salada, ese proceso tomó alrededor de nueve horas.

La creciente evidencia sugiere que el PFOA es dañino para la salud humana. Algunos estados de EE. UU. han establecido límites a la contaminación por PFOA en el agua potable y, en marzo de 2021, la Agencia de Protección Ambiental anunció planes para desarrollar estándares federales.

La creciente presión reglamentaria para establecer estándares de PFOA hace que las plantas de tratamiento de agua busquen formas nuevas y rentables de eliminar el PFOA del agua, dijo Wong.

El PFOA es una de las PFAS (sustancias de perfluoroalquilo y polifluoroalquilo) más frecuentes, una familia de compuestos desarrollados en el siglo XX para fabricar revestimientos para ropa impermeable, envases de alimentos y otros productos. Los PFAS se han denominado productos químicos para siempre porque no se degradan fácilmente y tienden a permanecer en el medio ambiente. Wong dijo que su equipo está evaluando qué tan bien funciona su fotocatalizador compuesto para descomponer otros PFAS.

Dijo que las tecnologías de nitruro de boro y catalizadores compuestos ya han atraído la atención de varios socios industriales en el Centro de Investigación de Ingeniería de Nanosistemas basado en arroz para el tratamiento de agua habilitado por nanotecnología (NEWT), que está financiado por la Fundación Nacional de Ciencias para desarrollar agua fuera de la red. sistemas de tratamiento + Explora más

El nitruro de boro destruye los productos químicos 'para siempre' PFOA, GenX