La destrucción de los "químicos para siempre" tóxicos se puede encontrar en los productos de su despensa.

Las sustancias de perfluoroalquilo y polifluoroalquilo, también conocidas como PFAS, pueden persistir en el medio ambiente durante siglos. Si bien se han estudiado los impactos en la salud de solo una fracción de los miles de tipos diferentes de PFAS, la investigación ha relacionado la exposición a altos niveles de algunos de estos químicos creados por el hombre generalizados con problemas de salud como el cáncer y problemas reproductivos.

Ahora, un estudio muestra que la combinación de luz ultravioleta y un par de productos químicos comunes pueden descomponer casi todo el PFAS en una solución concentrada en solo unas horas. El proceso consiste en lanzar radiación ultravioleta a una solución que contiene PFAS y yoduro, que a menudo se agrega a la sal de mesa, y sulfito, un conservante común de alimentos, informan los investigadores en Environmental Science & Technology del 15 de marzo .

“Muestran que cuando se combinan [yoduro y sulfito], el sistema se vuelve mucho más eficiente”, dice Garrett McKay, químico ambiental de la Universidad Texas A&M en College Station que no participó en el estudio. “Es un gran paso adelante”.

Una molécula de PFAS contiene una cadena de átomos de carbono que están unidos a átomos de flúor. El enlace carbono-flúor es uno de los enlaces químicos más fuertes que se conocen. Esta unión adhesiva hace que el PFAS sea útil para muchas aplicaciones, como recubrimientos repelentes al agua y al aceite, espumas contra incendios y cosméticos ( SN: 4/6/19; SN: 15/6/21 ). Debido a su uso generalizado y longevidad, se han detectado PFAS en suelos, alimentos e incluso agua potable. La Agencia de Protección Ambiental de EE . UU . establece niveles de advertencia saludables para PFOA y PFOS, dos tipos comunes de PFAS, en 70 partes por billón.

Las instalaciones de tratamiento pueden filtrar las PFAS del agua utilizando tecnologías como filtros de carbón activado o resinas de intercambio iónico. Pero estos procesos de eliminación concentran las PFAS en un desecho que requiere mucha energía y recursos para destruirse, dice el coautor del estudio, Jinyong Liu, químico ambiental de la Universidad de California, Riverside. “Si no [destruimos estos desechos], habrá problemas de contaminación secundaria”.

Una de las formas mejor estudiadas de degradar las PFAS consiste en mezclarlas en una solución con sulfito y luego aplicar rayos UV a la mezcla. La radiación arranca electrones del sulfito, que luego se mueven, cortando los enlaces obstinados de carbono-flúor y, por lo tanto, descomponiendo las moléculas.

Pero algunos PFAS, como el tipo conocido como PFBS, han resultado difíciles de degradar de esta manera. Liu y sus colegas irradiaron una solución que contenía PFBS y sulfito durante un día entero, solo para descubrir que menos de la mitad del contaminante de la solución se había descompuesto. Lograr niveles más altos de degradación requirió más tiempo y verter sulfito adicional a intervalos espaciados.

Los investigadores sabían que el yoduro expuesto a la radiación ultravioleta produce más electrones de corte de enlaces que el sulfito. Y la investigación anterior ha demostrado que la radiación ultravioleta combinada con yoduro solo podría usarse para degradar los productos químicos PFAS .

Entonces, Liu y sus colegas lanzaron rayos UV a una solución que contenía PFBS, yoduro y sulfito. Para sorpresa de los investigadores, después de 24 horas de irradiación, quedó menos del 1 por ciento del PFBS obstinado.

Además, los investigadores demostraron que el proceso destruyó otros tipos de PFAS con una eficiencia similar y también fue eficaz cuando las concentraciones de PFAS eran 10 veces superiores a las que la luz ultravioleta y el sulfito por sí solos podrían degradar. Y al agregar yoduro, los investigadores descubrieron que podían acelerar la reacción, dice Liu, haciendo que el proceso sea mucho más eficiente energéticamente.

En la solución, el yoduro y el sulfito trabajaron juntos para sostener la destrucción de las moléculas de PFAS, explica Liu. Cuando los rayos UV liberan un electrón del yoduro, ese yoduro se convierte en una molécula reactiva que luego puede recuperar los electrones liberados. Pero aquí el sulfito puede intervenir y unirse con estas moléculas reactivas y con el oxígeno depurador de electrones en la solución. Esta "trampa" de sulfito ayuda a mantener libres los electrones liberados para separar las moléculas de PFAS durante ocho veces más que si no hubiera sulfito, informan los investigadores.

Es sorprendente que nadie haya demostrado antes la eficacia del uso de sulfito con yoduro para degradar PFAS, dice McKay.

Liu y sus colegas ahora están colaborando con una empresa de ingeniería, utilizando su nuevo proceso para tratar PFAS en un flujo de desechos concentrados. La prueba piloto concluirá en unos dos años.

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CITAS

Z. Liu et al. Degradación acelerada de perfluorosulfonatos y perfluorocarboxilatos por UV/sulfito + yoduro: mecanismos de reacción y eficiencias del sistema. Ciencia y tecnología ambiental. vol. 56, 15 de marzo de 2022, pág. 3699. doi: 10.1021/acs.est.1c07608.

Y. Qu et al. Defluoración fotorreductora de ácido perfluorooctanoico en agua . Investigación del agua  vol. 44, mayo de 2010, pág. 2939. doi: 10.1016/j.watres.2010.02.019.

Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. Nuestra comprensión actual de los riesgos para la salud humana y el medio ambiente de PFAS .

Acerca de Nikk Ogasa

Nikk Ogasa es un escritor del personal que se enfoca en las ciencias físicas para Science News . Tiene una maestría en geología de la Universidad McGill y una maestría en comunicación científica de la Universidad de California, Santa Cruz.