Mientras los fabricantes de chips se apresuran a satisfacer el aumento de la demanda de IA generativa y electrónica de próxima generación, un problema menos obvio: los residuos de PFAS están ganando urgencia.
Una nueva revisión analiza cómo la industria de los semiconductores aborda las sustancias perfluoroalquiladas (PFAS), sustancias químicas permanentes que están profundamente arraigadas en la fabricación moderna.
Los PFAS son muy valorados en la fabricación de chips debido a su capacidad para soportar calor extremo y condiciones químicas duras. Estos son esenciales para procesos como la fotolitografía y el grabado que permiten a los ingenieros grabar circuitos microscópicos en obleas de silicio.
Sin embargo, la estabilidad química de los desechos de PFAS los hace increíblemente útiles en las fábricas, lo que los hace increíblemente persistentes en el medio ambiente.
Flujo industrial complejo
Gestionar los residuos de PFAS procedentes de las instalaciones de fabricación de semiconductores no es tarea fácil. Una sola gran planta de fabricación puede generar miles de metros cúbicos de aguas residuales cada día.
Las aguas residuales no están contaminadas con un solo compuesto. Por lo general, contienen mezclas complejas de PFAS, solventes, metales y sales, todos los cuales interactúan de maneras difíciles de predecir.
La revisión surgió de un taller de 2024 financiado por la Fundación Nacional de Ciencias que reunió a investigadores, representantes de la industria y funcionarios gubernamentales para planificar soluciones prácticas.
El artículo resultante integra conocimientos de esa conferencia y hallazgos de más de 160 estudios científicos.
Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, la Universidad Estatal de Arizona, la Universidad Estatal de Oregón y otros contribuyeron al esfuerzo. Juntos, su objetivo era proporcionar una evaluación clara del estado de la ciencia y de lo que debe suceder a continuación.
Tres prioridades para abordar los residuos de PFAS
Esta revisión identifica tres prioridades centrales para abordar los desechos de PFAS en la fabricación de semiconductores: mejor monitoreo, separación más efectiva y destrucción confiable.
En primer lugar, el seguimiento. Muchos de los compuestos de PFAS utilizados en la fabricación de chips son propietarios y difíciles de rastrear para los investigadores externos.
La inteligencia artificial, combinada con herramientas analíticas avanzadas como la espectrometría de masas de alta resolución, podría ayudar a identificar compuestos específicos y rastrear cómo cambian durante la fabricación. Sin una detección precisa, es casi imposible diseñar sistemas de tratamiento eficaces.
En segundo lugar, vivir separados. Para destruir las PFAS a menudo es necesario concentrarlas y separarlas de otros componentes de las aguas residuales. Las tecnologías que se están considerando incluyen nuevos materiales de absorción, membranas avanzadas y métodos electroquímicos.
Aunque algunos de estos enfoques se desarrollaron originalmente para el tratamiento de agua municipal, los desechos de PFAS semiconductores son mucho más complejos químicamente y requieren una adaptación significativa.
En tercer lugar, la destrucción. Romper los fuertes enlaces carbono-flúor que definen a las PFAS es notoriamente difícil. Las opciones prometedoras incluyen sistemas basados en plasma y oxidación electroquímica. Ambos tienen como objetivo descomponer las moléculas en lugar de transferirlas del agua a otro medio.
El desafío radica en ampliar estas tecnologías para manejar volúmenes industriales sin interrumpir líneas de producción estrictamente optimizadas.
Integración no disruptiva
Las instalaciones de fabricación de semiconductores se encuentran entre los entornos industriales más complejos del mundo. Una sola planta puede contener cientos o incluso miles de pasos estrechamente coordinados.
Las nuevas tecnologías de tratamiento de residuos de PFAS deben encajar en este complejo ecosistema sin comprometer el rendimiento, la seguridad o la eficiencia.
Este desafío de integración se ve exacerbado aún más por la incertidumbre regulatoria. A medida que los gobiernos de todo el mundo buscan endurecer las regulaciones relativas a las PFAS, los fabricantes deben anticipar estándares futuros mientras continúan ampliando la capacidad de producción.
Al mismo tiempo, los investigadores a menudo tienen dificultades para acceder a flujos reales de desechos industriales para realizar pruebas, lo que ralentiza el progreso desde los experimentos a escala de laboratorio hasta la implementación a gran escala.
Ventana de colaboración
A pesar de los obstáculos, los expertos ven una oportunidad única. El sector de los semiconductores está creciendo rápidamente y atrayendo importantes inversiones tanto de la industria privada como del gobierno.
Este impulso económico podría acelerar el desarrollo de soluciones prácticas para los desechos de PFAS, especialmente a través de una mayor colaboración entre la academia, la industria y las comunidades políticas.
El objetivo a largo plazo es ambicioso: desarrollar sistemas compactos y rentables que puedan tratar o eliminar los desechos de PFAS in situ, acercando a la industria a cero emisiones.
Lograr esa visión requerirá no sólo avances tecnológicos, sino también transparencia, datos compartidos y un marco de políticas coordinado.
A medida que el mundo depende cada vez más de chips avanzados, la pregunta ya no es si los desechos de PFAS requieren atención.
Garantizar que el futuro digital no venga con costos químicos ocultos dependerá de qué tan rápido la industria pueda alinear la innovación y la responsabilidad ambiental.
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