Los químicos de la Universidad Estatal de Michigan están descubriendo nueva información para ayudar a remediar los "químicos eternos" al mostrar por primera vez cómo interactúan con el suelo a nivel molecular.

Los investigadores, Narasimhan Loganathan y Angela K. Wilson de la Facultad de Ciencias Naturales, publicaron sus hallazgos en línea en la revista Environmental Science &Technology .

Los "químicos para siempre", más formalmente conocidos como PFAS o sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo, obtuvieron la etiqueta porque no se descomponen naturalmente. Cuando las PFAS contaminan el suelo y el agua, pueden ingresar al sistema alimentario a través de las plantas, el ganado y el agua potable.

Un informe de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de 2015 estimó que el PFAS está en la sangre del 97 % de los estadounidenses. Otros estudios más recientes han acercado esa cifra al 99 %.

Lo que hace que PFAS sea tan omnipresente es una combinación de persistencia y utilidad. Más de 9000 productos químicos califican como PFAS y se encuentran en una amplia gama de aplicaciones, incluidos envases de alimentos, utensilios de cocina antiadherentes, espumas contra incendios y muchas más. Si bien el tiempo y la naturaleza pueden degradar ciertos componentes de estos productos, y de los desechos generados al producirlos, el PFAS persiste y se acumula en el medio ambiente.

Por lo tanto, es importante eliminar las PFAS del suelo y el agua para reducir la exposición a estos químicos y el daño que pueden causar, incluida la enfermedad de la tiroides y el aumento del riesgo de algunos tipos de cáncer.

"Cuando comienza a buscar estrategias de mitigación, ve mucho sobre la eliminación de PFAS del agua, pero hay muy poco sobre PFAS en el suelo", dijo Loganathan, investigador asociado principal en el Departamento de Química de MSU.

"Y algunos de los estudios son 'ciegos a las moléculas'", dijo Wilson, profesor distinguido de química John A. Hannah y científico del Centro de Investigación PFAS de la MSU. "Es decir, no están prestando atención a la química".

Wilson y Loganathan decidieron ayudar a cambiar eso realizando las primeras simulaciones a nivel molecular de las interacciones entre PFAS y un componente del suelo, la caolinita.

Para el estudio, el dúo se centró en algunos de los productos químicos PFAS más frecuentes y problemáticos. Eligieron la caolinita del lado del suelo porque es un mineral común en el suelo, especialmente en Michigan.

Las PFAS son una preocupación en todas partes, pero presentan un desafío único en Michigan. Michigan tiene una gran cantidad de PFAS, con más de 200 sitios conocidos contaminados con PFAS. Además de eso, la agricultura y los Grandes Lagos son fundamentales para la identidad del estado. Proteger la tierra y el agua de Michigan es un objetivo compartido por muchas de las comunidades, legisladores y empresas del estado.

"Incluso antes de este trabajo, íbamos a grandes reuniones y hablábamos sobre PFAS con personas de diferentes municipios, granjas, plantas de tratamiento de aguas residuales y más", dijo Wilson. "Mucha gente está buscando soluciones".

El estudio se inspiró en una empresa de ingeniería de Michigan que le preguntó a Wilson cómo podría propagarse el PFAS en el suelo y cuál es la mejor manera de remediar los productos químicos. No tenía las respuestas, pero sabía que Loganathan podía ayudarla a empezar a encontrar algunas.

Ella lo reclutó para unirse a este proyecto, apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias. El dúo también tuvo acceso a recursos computacionales provistos por el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética y el Instituto de Investigación Cibernética de MSU, o iCER.

Los resultados de las simulaciones proporcionaron algunas razones para el optimismo con respecto a la remediación. Por ejemplo, algunos de los PFAS que estudiaron los investigadores que tenían cadenas de carbono más largas que servían como columna vertebral se congregaron en la caolinita.

"Idealmente, esto es lo que querría. Le gustaría que todos los PFAS se sentaran en un grupo para que pueda agarrarlos y filtrarlos", dijo Wilson. La otra cara de la moneda es que los PFAS de cadena más corta eran menos propensos a agruparse y permanecían más móviles en el suelo.

"El mensaje final es que no todos los PFAS se comportan de manera similar", dijo Wilson. "Y no todos los suelos se comportan igual con respecto a PFAS".

"Los componentes del suelo juegan un papel importante", dijo Loganathan. "La composición del suelo alrededor de cualquier sitio contaminado será fundamental para determinar qué tan lejos llegan las PFAS al subsuelo, donde luego pueden llegar a las aguas subterráneas".

Aunque la idea de examinar la miríada de combinaciones de PFAS y componentes del suelo es imponente, los investigadores han demostrado que su enfoque computacional es adecuado para abordar la diversidad de problemas inherentes a la contaminación por PFAS.

"La belleza de la química computacional es que puedes estudiar tantos sistemas diferentes", dijo Wilson, cuyo equipo de investigación también está examinando las interacciones de PFAS con proteínas en el cuerpo. Su equipo también está estudiando PFAS en diferentes especies de peces con el apoyo de Great Lakes Fisheries Trust y el Programa de Investigación y Desarrollo Ambiental Estratégico, que son organizaciones estatales y federales, respectivamente, que financian proyectos ambientales. El objetivo, en los proyectos de suelo y biología, es revelar interacciones que podrían ayudar a proteger a más personas de la exposición a PFAS.

"Tales conocimientos a nivel molecular serán increíblemente importantes para cualquier estrategia de remediación", dijo Loganathan.