- La Universidad Estatal de Arizona ha desarrollado una nueva tecnología que puede destruir PFAS, abordando el problema de la contaminación ambiental.
- Los métodos tradicionales de tratamiento de agua no pueden descomponer eficazmente los PFAS, solo pueden atraparlos.
- La nueva tecnología utiliza un catalizador de platino y átomos de hidrógeno para realizar reacciones químicas que eliminan el flúor protector de los PFAS.
- La técnica eliminó más del 90% de los PFAS en pruebas, mostrando resultados prometedores.
Los investigadores de la Universidad Estatal de Arizona han desarrollado una nueva tecnología capaz de destruir sustancias perfluoroalquiladas (PFAS), comúnmente conocidas como "químicos eternos". Estos químicos son una clase de compuestos sintéticos que hasta ahora no se descomponen, oxidan ni se degradan en la luz solar o el suelo. En un estudio, una alianza internacional diseñó una membrana catalítica de "cazador-asesino" para eliminar estas moléculas tóxicas. "Todos nosotros tenemos PFAS en nuestros cuerpos. Estas sustancias persisten en el medio ambiente y se acumulan en la cadena alimentaria, por lo que representan un problema significativo de residuos", afirmó.
Bruce Rittmann, director del Centro de Biotecnología Ambiental de Biodesign.
Los métodos tradicionales de tratamiento de agua, como los filtros de carbón activado, las resinas de intercambio iónico y la tecnología de ósmosis inversa, pueden extraer PFAS tóxicos del agua potable. Sin embargo, estos métodos no pueden destruir estas sustancias químicas, solo atrapan los contaminantes. Además, estos procesos generan salmuera concentrada y filtros de desechos peligrosos, que finalmente las instalaciones entierran o incineran, lo que retrasa el problema en lugar de resolverlo. "Es difícil descomponer los PFAS; los procesos normales de tratamiento no son efectivos", agregó Rittmann. La razón de esta resistencia radica en los enlaces carbono-flúor, considerados los más fuertes en la química orgánica.
Los átomos de flúor protegen la estructura de carbono como un escudo, lo que impide que los microorganismos lo digieran y que las sustancias químicas lo penetren. "De hecho, no hay un lugar para comenzar la descomposición", explicó Rittmann.
Cómo funciona la nueva tecnología
Para resolver este dilema, el equipo de Rittmann trabajó junto a socios de la Universidad de Rice, la Universidad Tongji, la Universidad Nacional de Singapur y la Universidad de Nanjing, y recurrió a un ingenioso método de emparejamiento molecular. Los investigadores construyeron una membrana de fibra hueca recubierta con nanopartículas de platino, en lugar de atacar los PFAS en aguas abiertas. El proceso comienza a funcionar desde el interior. El hidrógeno presurizado fluye a través del centro de pequeños tubos de fibra hueca, expandiéndose hacia afuera hasta encontrarse con el catalizador de platino. Este catalizador divide las moléculas de hidrógeno en pares en átomos de hidrógeno altamente reactivos.
Al mismo tiempo, las moléculas de PFAS flotando en el agua circundante se adhieren a la superficie de platino, agrupando el hidrógeno reactivo y el contaminante objetivo para su eliminación. Cuando el objetivo se encuentra con el hidrógeno activado en la superficie, el catalizador provoca una intensa reacción química. El hidrógeno elimina el flúor protector, despojando a la molécula de su "superpoder" eterno y reduciéndola a componentes inofensivos.
Desafíos y futuro de la tecnología
En una prueba continua de 58 días, el sistema trató agua que contenía seis compuestos PFAS prioritarios regulados, eliminando más del 90% de cada compuesto y despojando el 83% del flúor total. Se informa que las aguas subterráneas con alta concentración de PFAS están presentes en bases militares, vertederos municipales, aeropuertos y plantas de tratamiento de aguas residuales en todo el mundo. Estas toxinas se acumulan en cultivos, ganado y tejidos humanos, y su exposición se relaciona con cáncer renal, enfermedades tiroideas, trastornos del sistema inmunológico y retrasos en el desarrollo. Un mecanismo universal capaz de descomponer toda la familia de compuestos podría cambiar la forma en que se lleva a cabo la remediación ambiental.
Antes de que esta tecnología pueda ser implementada en sistemas de agua municipales, aún se deben abordar varios desafíos. Por ejemplo, es necesario minimizar la cantidad de platino requerido para reducir costos. El precio de este metal precioso ronda los US$50,000 por kilogramo (aproximadamente HK$390,000). La implementación real podría emparejar el reactor con métodos de filtración existentes, primero concentrando el agua contaminada, lo que permitiría que el sistema catalítico elimine eficazmente el flujo de aguas residuales generadas. La aparición de la química cazador-asesino sugiere que este legado tóxico persistente podría finalmente llegar a su fin.
Elemento Especificaciones Tiempo de tratamiento 58 días Tasa de eliminación Más del 90% Tasa de despojo de flúor 83%
Impacto potencial de la nueva tecnología en la remediación ambiental
Los PFAS son conocidos como "químicos eternos" debido a su persistencia en el medio ambiente y su difícil descomposición, lo que representa una amenaza para la ecología y la salud humana. Esta nueva tecnología de la Universidad Estatal de Arizona, a través de un innovador método catalítico, tiene el potencial de eliminar eficazmente estas sustancias nocivas, marcando un avance significativo en el campo de la remediación ambiental. Aunque aún se deben superar desafíos relacionados con costos y la implementación de la tecnología, este avance podría cambiar el futuro de la industria del tratamiento de agua, promoviendo un suministro de agua potable más seguro y reduciendo el impacto a largo plazo de los PFAS en los ecosistemas.