Químicos desarrollan un método para eliminar sustancias peligrosas del agua de forma sostenible

Nuevos avances en la lucha contra los PFAS

27.06.2023 - Alemania

Representación gráfica de un polímero que contiene metales con unidades de ferroceno, que se utiliza para la captación reversible de compuestos perfluorados.

Markus Gallei

Los PFAS -productos químicos perfluorados y polifluorados- son auténticos todoterreno. Estos productos químicos repelen la grasa, el agua y la suciedad en miles de variantes, por ejemplo en utensilios de cocina, ropa funcional, cosméticos y agentes extintores. Por desgracia, también suponen un grave problema para el medio ambiente. Esto se debe a que no pueden degradarse de forma natural. Químicos especializados en polímeros del Sarre y Estados Unidos han encontrado un método para eliminar los PFAS del agua de forma sostenible. Han publicado su método en la revista científica ACS Applied Materials & Interfaces.

Los PFAS son sustancias increíblemente diversas. Las moléculas orgánicas que contienen flúor se encargan, entre otras cosas, de que la lluvia se desprenda de las chaquetas de exterior, están en las cajas de cartón en las que se envasan los alimentos o son un componente de los agentes extintores y la ropa ignífuga. Utilizados por primera vez en los años 40, estos polivalentes iniciaron su marcha triunfal y ahora impregnan toda nuestra vida.

Es práctico. Y perjudicial para la naturaleza y los seres humanos. Porque las sustancias químicas fluoradas no son degradables en la naturaleza. Se han detectado en todo el mundo: en el agua, el suelo, el aire, las plantas, los animales y, al final de la cadena alimentaria, en los seres humanos. Aún no está claro hasta qué punto son perjudiciales. Sin embargo, los primeros estudios realizados en experimentos con animales muestran un riesgo para la reproducción. Lo que es seguro, sin embargo, es que estos compuestos no tienen cabida en la naturaleza ni en los organismos, por lo que tiene sentido mantener su dosis lo más baja posible.

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Pero sólo es posible deshacerse de las moléculas orgánicas a un alto coste, lo que también contamina el medio ambiente y el clima. Además, primero hay que detectar estas moléculas inteligentes. Incluso concentraciones muy bajas pueden tener un efecto muy grande en las aplicaciones (por ejemplo, como revestimientos). Por ejemplo, los PFAS sólo pueden filtrarse eficazmente del agua con membranas especiales o con el mucho más barato carbón activado. Sin embargo, éstos deben quemarse o exponerse a condiciones relativamente duras para destruir finalmente las sustancias, ya que no es posible disolver los PFAS de los filtros.

Hasta ahora. Porque científicos dirigidos por Markus Gallei, catedrático de Química de Polímeros de la Universidad de Saarland, y Xiao Su, de Illinois, así como sus estudiantes de doctorado Frank Hartmann (Universidad de Saar) y Paola Baldaguez (Illinois), han encontrado un método para eliminar los PFAS del agua y volver a liberarlos inmediatamente. De este modo, las sustancias fluoradas no sólo pueden recogerse, sino también examinarse y destruirse específicamente, sin tener que quemar el filtro de inmediato.

El secreto está en un método electroquímico en el que un determinado grupo de polímeros que contienen metales, los llamados metalocenos, desempeñan el papel principal. El más antiguo de estos compuestos, el ferroceno a base de hierro, se descubrió en 1951, seguido de muchas otras variantes. Frank Hartmann, Markus Gallei y su equipo internacional han descubierto ahora que los electrodos hechos de ferroceno y, lo que es aún más eficaz, de un cobaltoceno, producido por Frank Hartmann, pueden filtrar las moléculas de PFAS del agua incluso en cantidades ínfimas.

Pero el truco es distinto: si se "conmuta" el ferroceno o el cobaltoceno, es decir, si se les aplica una tensión eléctrica, vuelven a liberar las moléculas de PFAS con eficacia. "Y el cobalto puede hacer esto mucho mejor que el hierro", pudo observar Frank Hartmann. "Esto no significa otra cosa que hemos encontrado un método para, por un lado, eliminar los PFAS del agua y, por otro, volver a liberarlos, de modo que el electrodo puede utilizarse muchas veces. A diferencia del filtro de carbón activado, que tengo que destruir después de que las moléculas de PFAS se queden atascadas en él, puedo cambiar los metalocenos mil veces si quiero", resume Markus Gallei la importancia del trabajo de investigación.

Frank Hartmann, Markus Gallei y sus colegas de la Universidad de Illinois (EE.UU.) pueden haber sentado así las bases de futuros desarrollos a mayor escala para poder filtrar eficazmente las sustancias químicas no deseadas del agua de ríos y océanos.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.

Publicación original

Investigating the Electrochemically Driven Capture and Release of Long-Chain PFAS by Redox Metallopolymer Sorbents; Paola Baldaguez Medina, Valentina Ardila Contreras, Frank Hartmann, Deborah Schmitt, Angelique Klimek, Johannes Elbert, Markus Gallei, and Xiao Su; ACS Applied Materials & Interfaces 2023 15 (18), 22112-22122

https://www.quimica.es/noticias/1180913/quimicos-desarrollan-un-metodo-para-eliminar-sustancias-peligrosas-del-agua-de-forma-sostenible.html