Descubrimiento de una estrategia de limpieza revolucionaria «Forever Chemical».

Los investigadores han desarrollado un método innovador para combatir la contaminación por PFAS de las espumas contra incendios, combinando luz ultravioleta y oxidación electroquímica para degradar eficazmente estos químicos persistentes en el agua contaminada, alineándose con los nuevos mandatos de la EPA para controlar dicha contaminación.

El método aborda la contaminación causada por las espumas contra incendios.

Mientras la Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. intensifica sus esfuerzos para abordar la contaminación persistente de «químicos permanentes» en el medio ambiente, los funcionarios de la aviación militar y comercial están explorando métodos para remediar la contaminación resultante del uso prolongado de espumas extintoras de incendios en bases aéreas militares y comerciales. aeropuertos.

Las espumas contra incendios contienen cientos de sustancias químicas siempre dañinas para la salud, conocidas por los químicos como PFAS o sustancias poli y perfluoroalquilas. Estos compuestos tienen fuertes enlaces de flúor a carbono, que les permiten persistir indefinidamente en el medio ambiente, de ahí el apodo de «productos químicos para siempre». Los compuestos de PFAS, que también se encuentran en muchos otros productos, ahora contaminan los suministros de agua subterránea aprovechados por los proveedores de agua municipales en muchos lugares de todo el país.

Debido a que están relacionados con mayores riesgos de ciertos cánceres y otras enfermedades, la EPA impuso una nueva norma el mes pasado que exige que las empresas de agua reduzcan la contaminación si los niveles exceden las 4 partes por billón de ciertos compuestos de PFAS.

Revolución en la tecnología de limpieza de PFAS

Afortunadamente, un descubrimiento colaborativo realizado por científicos de UC Riverside y la Universidad Clarkson en Potsdam, Nueva York, proporciona una nueva estrategia para limpiar estos contaminantes.

El método fue detallado este mes en la revista. naturaleza agua. Esto implica tratar agua altamente contaminada con luz ultravioleta (UV), sulfito y un proceso llamado oxidación electroquímica, explicó el profesor asociado de la UCR, Jinyong Liu.

«En este trabajo, continuamos nuestra investigación sobre el tratamiento basado en rayos UV, pero esta vez contamos con una colaboración con un experto en oxidación electroquímica de la Universidad Clarkson», dijo Liu, quien publicó casi 20 artículos sobre el tratamiento de contaminantes PFAS en agua contaminada. . . «Juntamos estos dos pasos y logramos la destrucción casi completa de PFAS en varias muestras de agua contaminada con espuma».

Liu dijo que la colaboración con un equipo dirigido por el profesor asistente Yang Yang en Clarkson resolvió importantes problemas técnicos. Por ejemplo, las espumas contienen varios otros compuestos orgánicos concentrados que interfieren con la ruptura de los fuertes enlaces flúor-carbono en los compuestos PFAS.

Liu y Yang, sin embargo, descubrieron que la oxidación electroquímica también descompone estos compuestos orgánicos. Su proceso también permite que estas reacciones ocurran a temperatura ambiente sin la necesidad de calor adicional o alta presión para estimular la reacción.

Aplicaciones del mundo real y direcciones futuras

«En el mundo real, el agua contaminada puede ser muy complicada», afirmó Liu. «Contiene muchas cosas que potencialmente pueden ralentizar la reacción».

Los compuestos de PFAS se han utilizado en miles de productos, desde bolsas de patatas fritas hasta utensilios de cocina antiadherentes, pero las espumas contra incendios son una fuente importante de contaminación por PFAS en las aguas subterráneas porque se han utilizado durante décadas para extinguir incendios de combustible de aviación en cientos de instalaciones militares. . Sitios comerciales y aeropuertos. Estas espumas también se aplicaban habitualmente a derrames menores de combustible como medida de precaución para prevenir incendios.

Inventadas por la Marina de los EE. UU. en la década de 1960, las espumas forman una película acuosa alrededor de la gasolina y otros líquidos inflamables que se queman, privando rápidamente al fuego de oxígeno y extinguiéndolo. Debido al uso generalizado, el Departamento de Defensa ordenó evaluaciones de 715 sitios militares a nivel nacional para detectar emisiones de PFAS y, a fines del año pasado, encontró que 574 de estos sitios requieren más investigaciones o limpieza según lo exige la ley federal.

La limpieza de PFAS se volvió más urgente el mes pasado cuando la EPA impuso una nueva regla que exige a las empresas de agua reducir la contaminación si los niveles exceden las 4 partes por billón de ciertos compuestos del agua (PFAS).

Liu dijo que el método que desarrolló con Yang es muy adecuado para limpiar agua muy contaminada utilizada para lavar tanques, mangueras y otros equipos de extinción de incendios. El método también se puede utilizar para tratar los contenedores restantes de espumas que contienen PFAS.

Su método también puede ayudar a las empresas de agua a lidiar con la contaminación de las aguas subterráneas. El agua subterránea contaminada suele tratarse mediante tecnologías de intercambio iónico en las que se introducen moléculas de PFAS en perlas de resina en grandes tanques de tratamiento. La luz ultravioleta y el método de oxidación electroquímica desarrollado por Liu y Yang también pueden ayudar a regenerar las cuentas para que puedan reciclarse, dijo Liu.

«Queremos tener una gestión sostenible de la resina», afirmó Liu. «Queremos utilizarlo de nuevo».

Referencia: «Destrucción casi completa de PFAS en espuma formadora de película acuosa mediante procesos fotoelectroquímicos integrados» por Yunqiao Guan, Zekun Liu, Nanyang Yang, Shasha Yang, Luz Estefanny Quispe-Cardenas, Jinyong Liu y Yang Yang, 31 de abril de 2024, naturaleza agua.
DOI: 10.1038/s44221-024-00232-7

Esta investigación fue financiada con fondos del Programa Estratégico de Investigación y Desarrollo Ambiental del Departamento de Defensa.