El nuevo método de adsorción muestra un sólido rendimiento de captura de PFAS, incluidos compuestos de cadena corta difíciles de eliminar.
La contaminación con sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, comúnmente conocidas como PFAS, continúa planteando desafíos complejos a las autoridades hídricas y los reguladores ambientales de todo el mundo.
Estos productos químicos sintéticos se utilizan en procesos industriales, espumas contra incendios y una amplia gama de productos de consumo, persisten en los sistemas de suelo y agua e incluso se han detectado en el suministro de agua potable en varios países.
Ahora, investigadores de la Universidad de Flinders informan sobre avances hacia una eliminación más eficaz de las PFAS, centrándose especialmente en las variantes de cadena corta que han demostrado ser difíciles de eliminar con técnicas de tratamiento convencionales.
Abordar las lagunas en el tratamiento de aguas profundas
Los compuestos de PFAS de cadena larga se pueden reducir mediante filtración con carbón activado u otros métodos de adsorción estándar.
Sin embargo, las moléculas de cadena corta son más móviles en el agua y es menos probable que se unan eficazmente a los materiales existentes, lo que limita la tasa de captura de PFAS en muchos sistemas de tratamiento.
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Witold Block de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la universidad ha desarrollado una estructura molecular a nanoescala diseñada para unir selectivamente estas pequeñas moléculas de PFAS.
En el centro de este enfoque se encuentra una «jaula» molecular de nanotamaño diseñada para atraer y atrapar PFAS dentro de su cavidad interna.
Según los investigadores, esta jaula promueve la agregación de moléculas de PFAS dentro de la estructura, creando interacciones de unión fuertes y selectivas que son diferentes de los materiales adsorbentes tradicionales.
Ingeniería de materiales de adsorción funcionales.
Para traducir este concepto en un material de filtración utilizable, el equipo de investigación incorporó jaulas moleculares en sílice mesoporosa.
La sílice mesoporosa normalmente no se une a los PFAS. Sin embargo, cuando se modificaron con estructuras de nanojaula, los compuestos demostraron la capacidad de capturar PFAS en una amplia gama de longitudes de cadena.
Las pruebas de laboratorio utilizando modelos de agua del grifo mostraron que el material eliminó hasta el 98 % de PFAS en concentraciones ambientalmente relevantes.
Es importante destacar que para la implementación práctica, el sorbente mantiene su rendimiento durante al menos cinco ciclos de reutilización, lo que sugiere que es potencialmente adecuado para su integración en sistemas de filtración existentes.
Los investigadores informan que se realizó un análisis detallado a nivel molecular antes de la etapa de diseño de materiales, lo que les permitió comprender exactamente cómo interactúan las moléculas de PFAS dentro de la estructura de la jaula.
Esta visión mecanística influyó en la composición final del adsorbente y contribuyó a su eficiencia reportada.
Impacto en el tratamiento del agua potable
La creciente supervisión regulatoria de la contaminación por PFAS ha aumentado la demanda de tecnologías confiables de eliminación de PFAS. Las empresas de servicios públicos enfrentan una presión cada vez mayor para recuperar los PFAS antes de que el agua tratada ingrese a la red de distribución de agua, especialmente a medida que continúan aumentando las preocupaciones de salud sobre la exposición a largo plazo.
Aunque los nuevos materiales aún se encuentran en la fase de validación de laboratorio, este estudio destaca una ruta potencial para mejorar el rendimiento de captura de PFAS, especialmente para compuestos que históricamente han evadido los tratamientos convencionales.
Se requiere más investigación para evaluar la escalabilidad, el costo y el rendimiento en condiciones operativas reales.
Sin embargo, los hallazgos sugieren que los sorbentes diseñados molecularmente podrían desempeñar un papel en las estrategias de tratamiento de agua de próxima generación destinadas a combatir la contaminación persistente con PFAS.
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