El agua contaminada por PFAS vuelve a estar limpia
Se desarrolla un proceso prometedor y respetuoso con el medio ambiente
Hay muchos contaminantes medioambientales provocados por el hombre. Uno de los más graves es la contaminación con el nocivo PFAS químico perpetuo, que puede encontrarse en muchos suelos y aguas y, por tanto, también en nuestros alimentos. Aunque es posible eliminarlo, resulta costoso y produce residuos peligrosos. Ahora, investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB han logrado desarrollar un proceso que podría eliminar los PFAS del agua contaminada de forma energéticamente eficiente. El proyecto AtWaPlas ha concluido estos días tras dos años de trabajo de investigación con resultados concretamente aplicables.
Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS) no se dan realmente en la naturaleza. Sin embargo, producidas industrialmente, este grupo de más de 10.000 sustancias químicas puede encontrarse en muchas cosas de nuestra vida cotidiana. Ya sea en el hilo dental, el papel de horno, la ropa de exterior o los agentes extintores y pesticidas, en todas partes los PFAS garantizan que los productos repelan el agua, la grasa y la suciedad. En realidad no son malos, pero: son extraordinariamente estables, no pueden degradarse con la luz, el agua o las bacterias y ya pueden detectarse en miles de lugares sólo en Alemania en el suelo, el agua y las aguas subterráneas y, por tanto, también en nuestros alimentos. Así, estas sustancias químicas eternamente tóxicas también se acumulan en el cuerpo humano, con importantes efectos sobre la salud que van desde daños orgánicos hasta cáncer o trastornos del desarrollo.
En teoría, ya existen formas de eliminar los PFAS del medio ambiente. Sin embargo, son extremadamente complejos y caros. El filtrado con carbón activado, por ejemplo, aglutina los PFAS pero no los elimina, por lo que los restos tienen que eliminarse o almacenarse como residuos peligrosos. Se trata de un grave problema medioambiental y se acaba el tiempo para resolverlo.
El plasma destruye las cadenas moleculares de las sustancias químicas PFAS
Por este motivo, los investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología de Stuttgart, junto con el socio industrial HYDR.O. de Aquisgrán, se han propuesto desarrollar un proceso eficaz y rentable para eliminar las sustancias tóxicas de la forma más completa posible en el proyecto conjunto AtWaPlas (por: Atmospheric Water Plasma Treatment) ya en 2021. El IGB se encargó de los trabajos de investigación, mientras que las muestras de agua procedían del socio del proyecto, especializado, entre otras cosas, en el saneamiento de lugares contaminados.
Con éxito: tras sólo dos años de trabajo en el proyecto, los investigadores dirigidos por el Dr. Georg Umlauf, experto en superficies y materiales funcionales, han logrado desarrollar un proceso basado en el uso de plasma, con el que se pueden degradar las cadenas moleculares de los PFAS, incluso hasta la mineralización completa de la toxina medioambiental.
El plasma es un gas ionizado y, por tanto, eléctricamente muy activo, que los investigadores generan aplicando una alta tensión en un cilindro cilíndrico combinado de vidrio y acero inoxidable. A continuación, el agua contaminada se hace pasar por el reactor para su purificación. En la atmósfera de plasma, las cadenas moleculares de PFAS se rompen y, por tanto, se acortan. El proceso en el circuito cerrado se repite varias veces, acortando cada vez las cadenas moleculares un trozo más, hasta que se rompen por completo.
Tras unas horas en el reactor, las toxinas se descomponen
La investigación comenzó en un pequeño reactor de laboratorio con un volumen de muestra de medio litro. "Pudimos sustituirlo relativamente rápido por un reactor piloto de 5 litros y experimentar a mayor escala", informa Umlauf. "El siguiente paso sería ahora un depósito de agua aún mayor, algo ciertamente factible".
El agua que utilizaron los investigadores para sus pruebas no era agua del grifo con PFAS añadidos, sino "agua real", las llamadas muestras reales: "El agua procede de zonas contaminadas con PFAS y es una mezcla salvaje de una gran variedad de partículas, como materia en suspensión y turbidez orgánica", explica Umlauf. "Ningún problema para el proceso de depuración, como demostraron nuestras pruebas: Tras sólo dos horas de bombeo de las muestras de agua subterránea a través del reactor, observamos una notable reducción de la longitud de las cadenas de carbono; al cabo de seis horas, la concentración de PFAS se había reducido significativamente, lo que significa que gran parte de las sustancias químicas se habían eliminado de la muestra. Esto coincide con las conjeturas que ya se expresaron en la literatura hace algún tiempo. En otras palabras, pudimos demostrar que la práctica concuerda con la teoría".
Con el mismo montaje, el método del plasma también puede utilizarse para purificar otros contaminantes del agua, como residuos de medicamentos, otras sustancias químicas industriales o pesticidas. Esto se investigó en los proyectos anteriores WaterPlasma y WasserPlasmax. Con un poco más de trabajo de desarrollo, el reactor también podría funcionar de forma energéticamente eficiente con aire ambiente: "Prevemos que la planta de plasma se ubique en contenedores que puedan utilizarse como unidades móviles en lugares contaminados o pozos locales para tratar el agua potable de forma flexible y respetuosa con el medio ambiente", aventura Umlauf una mirada al futuro.
Presentación del proceso también en el coloquio sobre aguas residuales del 25 de septiembre de 2023
Los últimos resultados sobre el tratamiento de muestras reales ya fueron presentados por el socio del proyecto Hydr.O en París en la conferencia "2nd International Congress - Management of Environmental & Health Risks". Aquí, AtWaPlas se presentó por primera vez como un proceso que no solo recoge los PFAS -como en los procesos utilizados hasta ahora, por ejemplo, mediante filtros de carbón activado u ósmosis inversa-, sino que también elimina las toxinas ambientales y, en el mejor de los casos, incluso las mineraliza por completo.
El 30 de junio de 2023 concluyó AtWaPlas con una reunión final oficial en Aquisgrán. En ella también se presentó un resumen de los resultados más importantes. Ambos socios del proyecto destacaron especialmente la positiva cooperación durante el proyecto de investigación.
Junto con otros temas relacionados con las sustancias traza, el proceso también será uno de los temas del 22º Coloquio sobre Tratamiento de Aguas Residuales que se celebrará el 25 de septiembre de 2023 en Stuttgart.
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.
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