Préstamo: Ingeniería ES&T de ACS (2023). DOI: 10.1021/acsestengg.3c00114
En un estudio reciente publicado en Ingeniería ES&T de ACS, Feng “Frank” Xiao y sus colegas de la Universidad de Missouri demuestran un método innovador que usa calentamiento por inducción para descomponer rápidamente el PFAS que queda en la superficie de dos materiales sólidos (carbono activado granular y resinas de intercambio aniónico) después de usar estos materiales para filtrar el PFAS de sistemas de agua municipales. El objetivo del equipo es limpiar los materiales antes de desecharlos adecuadamente.
PFAS es un grupo de productos químicos sintéticos que se encuentran comúnmente en productos domésticos e industriales, como espuma contra incendios, envases de alimentos y utensilios de cocina antiadherentes. El método se basa en el efecto térmico Joule, que utiliza un proceso de inducción electromagnética dentro de un reactor de metal.
“En este estudio, investigamos la aplicación de una técnica de ingeniería utilizada para fundir metales”, dijo Xiao. “Este método dio como resultado una degradación del 98 % de PFAS en la superficie de los absorbentes, como el carbón activado granular y las resinas de intercambio aniónico, en solo 20 segundos, lo que hace que el proceso sea muy eficiente energéticamente y mucho más rápido que los métodos convencionales”.
En los últimos años, los expertos han expresado su preocupación por los riesgos para la salud humana derivados de la exposición ambiental a las PFAS, incluido el desarrollo de cáncer y otros problemas de salud graves. Xiao, empleado del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, dijo que si bien las PFAS se pueden filtrar del agua con adsorbentes, la eliminación de adsorbentes gastados o “gastados” también plantea problemas de contaminación ambiental.
“Debido a que un grupo de productos químicos conocidos como PFAS son generalmente resistentes a la degradación, plantean desafíos importantes para los procesos de tratamiento establecidos, incluidas las prácticas de eliminación de desechos para los materiales utilizados como filtros, como el carbón activado granular y las resinas de intercambio aniónico”, dijo Xiao.
Xiao ha pasado su carrera investigando formas de eliminar de forma segura las PFAS del medio ambiente, incluida la demostración reciente de una eficacia similar mediante el calentamiento por inducción para degradar rápidamente las PFAS en el suelo. Dijo que el estudio actual también se inspiró en una regulación de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) recientemente propuesta que, si se finaliza, requeriría que los sistemas públicos de agua de EE. UU. monitoreen y reduzcan la contaminación por PFAS en el agua potable y los adsorbentes usados.
Las posibles desventajas de este método son los subproductos generados durante este proceso: compuestos orgánicos de flúor y fluoruro de hidrógeno. Si bien estos subproductos se consideran tóxicos para ser inhalados o ingeridos, Xiao tiene una solución.
“Si los productos fluorados orgánicos gaseosos no se degradan durante el calentamiento por inducción, será necesario un tratamiento de reducción para eliminarlos o degradarlos”, dijo Xiao. “Sin embargo, según mi investigación anterior, algunos de estos productos puede degradar por regular enfoques térmicos. Al mismo tiempo, se incrementa la producción de fluoruro de hidrógeno, lo cual es deseable porque significa más mineralización o degradación de PFAS. Descubrimos que el fluoruro de hidrógeno se puede eliminar simplemente con arcilla o tierra a temperaturas moderadas.
Más información:
Feng Xiao et al., Transición de fase térmica y degradación rápida de productos químicos permanentes (PFAS) en medios de desecho mediante calentamiento por inducción, Ingeniería ES&T de ACS (2023). DOI: 10.1021/acsestengg.3c00114