Los científicos de Texas A&M AgriLife Research están buscando una mejor manera de eliminar o degradar los contaminantes persistentes, también llamados químicos permanentes, de los desechos antes de que afecten la salud humana y animal.
Eunsung Kan, Ph.D., profesor asociado e ingeniero biológico de AgriLife Research en el Departamento de Ingeniería Biológica y Agrícola de Texas A&M, publicó un estudio centrado en la comprensión fundamental para el tratamiento biológico de residuos que contienen sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, o PFAS, que son difíciles de degradar por medios biológicos.
Los PFAS se encuentran en una variedad de productos químicos sintéticos utilizados en una variedad de industrias que producen innumerables productos, incluidos electrodomésticos, espumas, textiles y envases de alimentos.
"Creemos que este estudio ayuda a abordar cuestiones básicas sobre los contaminantes que son difíciles de eliminar o degradar", afirmó Kan. "Las PFAS presentan un desafío que podría afectar la sostenibilidad y la salud a largo plazo. Eso hace que este tipo de investigación sea increíblemente importante e impactante".
El estudio de Kan, "Efectos del ácido perfluorooctanoico y del ácido perfluorooctano sulfónico en la estructura de la comunidad microbiana durante la digestión anaeróbica", aparece en Bioresource Technology . Los principales experimentos fueron realizados por el investigador postdoctoral de Kan, Gyucheol Choi, Ph.D., en el laboratorio de Kan.
Kan tiene su sede en el Texas A&M AgriLife Center en Stephenville. Su investigación se centra en la conversión de desechos agrícolas, incluido el estiércol lácteo y los residuos de cultivos, en biocombustibles, bioproductos y biocarbón para la sostenibilidad agrícola, ambiental y energética.
Debido a que las PFAS son difíciles de degradar, existe gran preocupación de que la acumulación de compuestos tóxicos de PFAS pueda afectar la calidad del suelo y el agua y, posteriormente, la salud humana, vegetal y animal. Las técnicas físicas y químicas actuales utilizadas para el tratamiento de PFAS en aguas residuales y desechos sólidos requieren altos niveles de energía y productos químicos. Estos métodos de tratamiento son costosos y no degradan completamente las PFAS.
Kan dijo que esta falta de degradación de PFAS es un problema grave para los sistemas existentes, que producen un lodo que contiene compuestos de PFAS. Luego, el lodo se lleva a los vertederos, pero existe la preocupación de que estos contaminantes puedan ingresar al medio ambiente circundante o a la cuenca a través de una lluvia de escorrentía.
La mayoría de los desechos sólidos y lodos de aguas residuales se tratan mediante medios biológicos llamados digestión anaeróbica o DA. Las comunidades microbianas complejas en los sistemas de DA descomponen y transforman los desechos sólidos en biogás, mientras que los lodos no digeridos se eliminan o se aplican a la tierra.
El estudio mostró cómo dos compuestos de PFAS comúnmente conocidos y difíciles de degradar:el ácido perfluorooctanoico, PFOA, y el ácido perfluorooctano sulfónico, PFOS, son degradados por los sistemas de AD. Los investigadores también intentaron comprender los efectos de las sustancias químicas en las comunidades microbianas.
Kan cree que el estudio ayudará a guiar los diseños de sistemas AD que utilizan diversas tecnologías para abordar de manera integral las PFAS rebeldes.
"Degradar los PFAS utilizando diferentes medios, incluidas altas temperaturas, alta presión y altas dosis de productos químicos, no es realmente práctico", afirmó. "La motivación era encontrar una forma rentable de degradar estos 'químicos permanentes' para evitar que se acumulen en el suelo y el agua. Según los hallazgos, es importante que creemos un sistema de tratamiento más completo".
Los experimentos de Choi encontraron que la digestión anaeróbica se inhibía en gran medida y las comunidades microbianas se veían afectadas negativamente por la presencia del PFOA, especialmente a medida que aumentaban las concentraciones de PFOA.
Si bien todos los compuestos de PFAS son difíciles de degradar, los resultados de este estudio resaltan los distintos grados de dificultad y toxicidad entre las sustancias químicas individuales. En comparación con el PFOA, el PFOS tuvo muy poco impacto en la eficiencia de la DA y las comunidades microbianas, con solo una reducción de hasta el 7% en altas concentraciones. El proceso de DA pudo degradar el PFOS entre un 30% y un 80%, dependiendo de las concentraciones de contaminantes, mientras que no hubo degradación del PFOA.
Estos datos recopilados durante el estudio son información fundamental que los científicos pueden utilizar en investigaciones adicionales y para informar el diseño de tecnologías de tratamiento de aguas residuales y desechos necesarias para degradar completamente las PFAS antes de que se introduzcan en el medio ambiente.
"Este estudio demostró que necesitamos repensar cómo tratamos estos compuestos de PFAS específicos", afirmó Kan. "Por ejemplo, puede haber combinaciones de otras tecnologías (calor, luz solar, productos químicos) para ayudar a estos sistemas de DA a degradar los contaminantes de manera más eficiente y reducir su potencial de ingresar al medio ambiente".
Más información: Gyucheol Choi et al, Efectos del ácido perfluorooctanoico y del ácido perfluorooctano sulfónico en la estructura de la comunidad microbiana durante la digestión anaeróbica, Bioresource Technology (2023). DOI:10.1016/j.biortech.2023.129999
Información de la revista: Tecnología de recursos biológicos
Proporcionado por la Universidad Texas A&M
