Desde incineradores de residuos hasta plantas de fabricación de chips, la espectrometría de masas está cerrando la brecha entre las emisiones de PFAS y la detección en tiempo real.
Hace varios años, el monitoreo de PFAS en el aire era principalmente una curiosidad de investigación, limitada a unos pocos laboratorios académicos dispuestos a trabajar en concentraciones bajas y química difícil. Eso cambió rápidamente. Los incineradores de residuos, los contratistas de remediación, los fabricantes de chips y los probadores de productos de consumo ahora se hacen las mismas preguntas que alguna vez pertenecieron casi exclusivamente a los químicos atmosféricos. Es decir, ¿qué resulta de estos procesos y cuánto PFAS liberan?
Este cambio es en parte regulatorio y en parte tecnológico. A medida que las regulaciones sobre PFAS se endurecen en el agua y el suelo, la atención se centra en el conducto que conecta los dos: el aire. Una nueva generación de espectrómetros de masas ahora nos permite observar ese camino en tiempo real, en lugar de tener que esperar semanas para obtener un informe de prueba que solo confirme lo que ya sospechábamos.
El problema de pensar sólo en hechos
La mayoría de los métodos reglamentarios de análisis de aire de PFAS, incluidos el OTM-45, el OTM-50 de la EPA y el próximo OTM-55, se basan en la recolección de una muestra y su envío para su análisis. Si bien esto funciona para los informes de cumplimiento, tiene un punto ciego estructural. Significa que no puedes ver lo que sucede entre muestras. Las interrupciones del proceso a corto plazo, los picos de temperatura, los lotes con ingredientes inusuales, etc., pueden pasar a través de la pila o ventilar sin ser detectados si se pasa por alto la ventana de muestreo. Además, los métodos OTM suelen requerir procedimientos de muestreo complejos y personal especializado, lo que hace que cada medición sea relativamente costosa. Los resultados solo están disponibles después del análisis de laboratorio, lo que genera un retraso de varias semanas antes de que los operadores reciban información procesable. Cuando se identifica un aumento en las emisiones, el evento ha pasado, dejando pocas oportunidades para investigar la causa raíz o tomar medidas correctivas inmediatas.
Además, una revisión reciente publicada en Nature Reviews Earth & Environmental examinó lo que sucede cuando los materiales que contienen PFAS se destruyen mediante incineración o pirólisis y encontró que incluso los procesos que reportan eficiencias de destrucción superiores al 99,99% aún pueden liberar subproductos fluorados mensurables, los llamados productos de destrucción incompleta. Debido a que estos subproductos a menudo son químicamente diferentes de las PFAS originales que se están monitoreando, una lista de objetivos fija puede omitirlos por completo. Las mediciones continuas y de amplio alcance son una de las pocas formas de capturar lo que es estructuralmente irreconocible con métodos de instantáneas.
Pasar a un enfoque directo en tiempo real
La tecnología que actualmente llena ese vacío es la espectrometría de masas por ionización química, que generalmente se combina con iones reactivos de yoduro para una sensibilidad específica de PFAS. En lugar de recolectar una muestra para su posterior análisis, el instrumento ioniza directamente el flujo de aire e identifica compuestos por masa en segundos. Se pueden alcanzar límites de detección en el rango de partes por billón y, como no es necesario preparar ni separar físicamente nada primero, la técnica se puede ejecutar de forma desatendida y continua, incluso en entornos que los equipos de laboratorio nunca tolerarían.
El espectrómetro de masas Vocus de Bruker Company, TOFWERK, aprovecha esta química en el campo, y el despliegue de la compañía durante los últimos dos años proporciona una instantánea útil de cómo esta capacidad se aplica de manera diferente en todas las industrias. enlace del seminario web
Cuatro industrias, cuatro cuestiones atmosféricas dispares
desperdicio en energía
En un incinerador de residuos municipales en Suiza, un instrumento Vocus tomó muestras de gases de escape tratados a través de una línea de transferencia calentada durante una campaña de dos semanas, cambiando entre modos de ionización para rastrear tanto los PFAS como los compuestos de nitrógeno relacionados. El ácido trifluoroacético es uno de los PFAS más pequeños y persistentes, y muestra concentraciones constantes de decenas de ppt, junto con niveles más bajos de ácidos de cadena larga. Si bien esta implementación se planteó como una prueba de concepto más que como un método definitivo, demostró lo que un monitoreo de emisiones menos sofisticado (basado en tecnologías como FTIR) simplemente no puede hacer: puede resolver PFAS de cadena corta en concentraciones mucho más bajas que las que se pueden observar con métodos más antiguos.
purificación del suelo
En Dinamarca, un proyecto piloto de desorción térmica trató el suelo en un antiguo campo de entrenamiento de bomberos, un punto crítico de PFAS, dado que la espuma contra incendios se ha utilizado durante décadas. El equipo desplegado en el sitio rastreó la evolución del gas durante una rampa de calor de 90 días desde la temperatura ambiente hasta 400 °C, monitoreando el ácido fluorhídrico y una variedad de ácidos perfluorocarboxílicos en tiempo real a medida que el horno pasaba por las etapas de secado, rampa y retención. Este tipo de resolución temporal permite a los equipos de restauración ver cómo se está desempeñando el proceso durante la ejecución, en lugar de reconstruirlo más tarde a partir de una pequeña cantidad de muestras aleatorias.
fabricación de semiconductores
Los materiales fluorados utilizados en la fabricación de semiconductores, como los fotoprotectores y otros materiales de proceso a base de polímeros, pueden liberar PFAS y compuestos fluorados relacionados durante el procesamiento a alta temperatura. Las pruebas de laboratorio sobre aumentos de temperatura de aproximadamente 100 °C a 250 °C (que representan las temperaturas utilizadas durante los horneados resistentes y otros pasos del proceso térmico) mostraron que la desgasificación de PFAS de dos materiales a base de polímeros aumenta a medida que aumenta la temperatura. Se midieron simultáneamente múltiples especies de PFAS en concentraciones que oscilaban entre partes por billón y aproximadamente partes por mil millones. La calificación de materiales semiconductores ya ha evaluado la idoneidad del proceso, el riesgo de contaminación, la confiabilidad y el rendimiento litográfico. El monitoreo de PFAS en tiempo real agrega otra dimensión al cuantificar los compuestos fluorados liberados durante el procesamiento térmico.
A medida que los fabricantes de semiconductores enfrentan un mayor escrutinio regulatorio sobre el uso y las emisiones de PFAS, comprender las emisiones de calor de los materiales de proceso se ha vuelto cada vez más importante para el monitoreo ambiental, la evaluación de la exposición ocupacional y la calificación de materiales.
productos de consumo
Si bien la mayor parte del monitoreo del aire con PFAS se ha centrado en fuentes industriales, cada vez hay más evidencia que sugiere que los ambientes interiores deberían recibir más atención. Se ha demostrado que el esmalte de uñas y la pintura para paredes, fuentes comunes de PFAS en productos para el hogar, liberan cantidades mensurables de compuestos fluorados incluso a temperatura ambiente, y la huella química específica varía según el tipo de producto. Esta variabilidad y la facilidad con la que las PFAS semivolátiles se pueden perder o transferir durante el muestreo hacen que las pruebas de productos de consumo sean una de las áreas más difíciles de realizar correctamente en el campo.
¿Hacia dónde se dirige el campo?
Los estándares de la industria están comenzando a reflejar este cambio. La guía D8560-24 de ASTM cubre las mediciones de PFAS en el aire interior y reconoce explícitamente que la espectrometría de masas de ionización química es complementaria al muestreo tradicional basado en sorbentes, lo que la hace particularmente adecuada para capturar eventos de emisiones de rápido movimiento y variaciones espaciales que no se detectan con métodos más lentos. Este no es un reemplazo completo. Los métodos absorbentes todavía proporcionan límites de detección bajos para algunos compuestos y son la base de la mayoría de los esfuerzos de cumplimiento normativo.
Lo que está cambiando es el papel que juegan junto a ellos las mediciones en tiempo real. El mismo patrón continúa surgiendo en la gestión de residuos, la remediación, la fabricación y los productos de consumo. Las organizaciones que alguna vez trataron las emisiones atmosféricas de PFAS como algo que debía probarse periódicamente ahora están tratando las emisiones atmosféricas de PFAS como algo que debe monitorearse continuamente. A medida que este cambio continúa, los dispositivos que pueden rastrear las PFAS en acción, no solo en los viales de muestra, se están volviendo fundamentales para la forma en que el campo entiende sus propios problemas.
Tenga en cuenta: Este es un perfil comercial.
Este artículo se publicará en una próxima publicación de enfoque especial sobre PFAS.
Source link
