La Coalición de Impacto Global describe consideraciones importantes para abordar la destrucción de PFA en los sistemas de agua industrial.
¿Has oído hablar de las sustancias PER y polifluoroalquilo (PFA)? Quizás el apodo de «Forever Chemicals» suena la campana. Estos sintéticos están frecuentemente encabezados, desde la reciente inversión de $ 15 millones de la administración estadounidense hasta la inversión de $ 15 millones para estudiar PFA en tierras de cultivo de EE. UU. Hasta representaciones en la película Darkwaters de 2019, protagonizada por Mark Ruffalo como abogado ambiental Robert Bilot. Para desarrollar una solución viable, primero debe comprender la historia, el uso y el impacto de estos materiales permanentes.
¿Qué es PFA?
Hay muchos tipos diferentes de PFA. Según la Organización Química Europea (ECHA), PFA es un grupo de productos químicos artificiales caracterizados por la presencia de al menos un átomo de carbono de metilo totalmente fluorado (CF3-) o metileno (-CF2-). Estos PFA se caracterizan por fuertes enlaces de carbonfluorina. El carbono unido más estable se puede formar a partir de al menos dos moléculas de flúor unidas a la misma molécula de carbono. Esta extrema estabilidad es la resistencia a la degradación de PFA y sus propiedades distintivas: resistencia al calor, inercia química y repelencia de agua y verde.
El polímero PFA, o fluoropolímeros, fueron descubiertos por primera vez en 1938 por Roy J. Plunkett, un joven químico de DuPont, en un esfuerzo por desarrollar refrigerantes más seguros. Este compuesto pertenece al grupo de PFA de cadena larga, que puede contener hasta 100,000 átomos de carbono. Para ampliar la producción de teflón, se usó PFOA (ácido perfluorooctanoico), compuesto por ocho átomos de carbono, como una ayuda de procesamiento para evitar explosiones causadas por la reacción en cadena requerida para crear teflón.
Todos estos tienen ciertas propiedades resistentes a la grasa o agua y son difíciles de descomponer. Gracias a sus propiedades no interactivas, PFA se usa ampliamente en todos los sectores, incluidos los principales sectores industriales como aeroespacial y defensa, automotriz, aviación, alimentos, textiles, construcción, electrónica, atención médica y más. Los ejemplos incluyen recubrimientos resistentes a la corrosión, telas con forma de hoja de agua y espumas de fuego. Los PFA de polímeros (fluoropolímeros) son materiales esenciales utilizados en muchas aplicaciones de alta tecnología que son esenciales para la vida moderna y cuando las alternativas de PFA no están disponibles actualmente.
Impactos ambientales y de salud
El extremadamente estable que hace que los PFA sean comercialmente valiosos los hace ambientalmente sostenibles. PFA no se rompe naturalmente, y algunos compuestos de PFA pueden viajar largas distancias a través del aire y el agua. Hoy, pequeñas moléculas de PFA funcionalizadas se encuentran en algunas de las partes más distantes del mundo, desde agua de lluvia del Himalaya hasta nieve antártica. Sorprendentemente, el estudio encontró niveles detectables de PFA en la sangre del 99% de la población mundial. 7,8
Sin embargo, ser no siempre significa daño. Debido a las propiedades fisicoquímicas, los PFA de polímeros como Teflon (PTFE) y otros fluoropolímeros no están biológicamente disponibles. Esto significa que tiene una capacidad limitada para interactuar con los sistemas biológicos y pasar por el cuerpo sin ser absorbido. Sin embargo, las pequeñas moléculas de PFA funcionalizadas que contienen tensioactivos y derivados con estructuras similares son biológicamente activas debido a su similitud estructural con los ácidos grasos naturales. Estos compuestos pueden acumularse en el cuerpo con el tiempo y están vinculados a una variedad de problemas de salud. 9 La vida silvestre también se ve afectada. Se ha encontrado PFA en especies que van desde osos polares hasta tortugas, causando serias preocupaciones ecológicas. A medida que crece la evidencia, también lo hace las presiones regulatorias para abordar este problema a nivel mundial.
Resultados industriales
Desde una perspectiva industrial, PFA presenta desafíos únicos, particularmente en las aguas de los procesos industriales. Su resiliencia hace que los procesos tradicionales de tratamiento de agua sean casi ineficaces. Los PFA de cadena larga (ácidos perfluorocarboxílicos y ácidos perfluorosulfónicos con longitudes de cadena C8-C14 y compuestos relacionados) están más bien regulados y ligeramente más fáciles de eliminar. Sin embargo, los PFA de cadena corta (ácidos perfluorocarboxílicos y ácidos perfluorosulfónicos con C <8) son más móviles y más difíciles de eliminar, lo que resulta en grandes preocupaciones ambientales y de salud. (Ver Figura 2)
Debido a que la PFA se encuentra en casi todas las corrientes de agua, las instalaciones industriales que usan grandes cantidades de agua procesada, comúnmente retiradas de los ríos que pueden ser contaminados por derivados de PFAS, enfrentan varios riesgos. Sin un tratamiento adecuado, PFA puede contaminar el producto. Este es un problema grave para sectores como la comida y la medicina. La infraestructura también está en riesgo. PFA se acumula en tuberías, tanques y lodos de desechos, lo que complica la eliminación y la gestión seguros durante las campañas de limpieza.
Sin embargo, si PFA se elimina y destruye con éxito en sitios grandes utilizando grandes cantidades de agua de proceso, los niveles de PFA pueden caer dramáticamente en las proximidades del sitio. Tal solución exitosa podría requerir una combinación de tecnología y técnicas adaptadas a una ubicación particular y una configuración de aguas residuales que podría variar desde la línea de producción hasta la producción.
Encontrar una solución
La innovación tecnológica es importante. Se están bajo investigación enfoques más maduros, como la filtración avanzada (por ejemplo, la ósmosis inversa, la nanofiltración), los materiales adsorbentes y los enfoques más innovadores que involucran una descomposición térmica o electroquímica. Sin embargo, actualmente no existe una tecnología única que ofrezca una solución que se ajuste a un tamaño. Se requieren más investigaciones y pruebas para encontrar la forma más adecuada de escalar las tecnologías más prometedoras y combinar las tecnologías existentes en un contexto local.
Las opciones de tratamiento más utilizadas hoy incluyen carbono activado granular (GAC), resina de intercambio iónico (IX) y ósmosis inversa (RO) o nanofiltración (N). La ósmosis inversa y la nanofiltración eliminan efectivamente ambos tipos utilizando membranas de alta presión, pero pueden ser costosas y intensivas en energía. Es importante destacar que estos métodos separan la PFA en lugar de destruirlo. Plantea preguntas sobre la destrucción a largo plazo.
Varias tecnologías de destrucción emergentes, como la oxidación electroquímica, el tratamiento con plasma frío o el tratamiento de agua supercrítica, están atrayendo atención. 13 El objetivo es destruir por completo los enlaces de fluorina de carbono, mineralizando así a PFA en subproductos como CO₂, HF y agua. Si bien algunas pruebas tempranas se han mostrado prometedoras, la mayoría permanece en la etapa piloto y aún no está lista para una implementación más amplia.
Proyecto de destrucción de PFAS de GIC
Reconociendo la escala y la urgencia del PFAS Challenge, Global Impact Coalition (GIC) está liderando una colaboración para identificar, probar y expandir soluciones viables de destrucción de PFAS para el agua del proceso industrial. A través de este proyecto multipartner, GIC tiene como objetivo colaborar en los copilotos de rendimiento para una variedad de tecnología, soluciones industriales personalizadas y soluciones en sitios operativos.
El foco está en acercarse a la PFA de cadena corta. Esto es más móvil y más difícil de eliminar. Utilizando la infraestructura compartida y la experiencia de los miembros de GIC, este proyecto tiene como objetivo probar tecnología en sitios industriales del mundo real. El objetivo es generar ideas procesables y acelerar el progreso hacia un sistema de tratamiento PFAS seguro, escalable y rentable.
Combinando el conocimiento técnico, el acceso a la industria y la colaboración global, GIC ayuda a cerrar la brecha de conocimiento actual y está trabajando para abordar el desafío global de PFAS.
Llame al innovador
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referencia
Tom Parking. La administración Trump yanques por $ 15 millones para estudiar PFA en las granjas estadounidenses: no es estúpido, es malvado. Guardian, 11 de julio de 2025. Lauren Corey. Dark Waters: el drama legal Unsung Todd Haynes es una clase magistral para Dread. The Guardian, 20 de febrero de 2024. EHCA, Agencia Europea de Químicos, Descripción general de los materiales polifluoroalquilo (PFA) (PFA y materiales de polifluoroalquilo (PFA) – ECHA) RB Seymour y GS Kershenbaum. Plunkett, RJ «La historia del politetrafluoroetileno: descubrimiento y desarrollo», polímeros de alto rendimiento: su origen y desarrollo. Actas del Simposio sobre la historia de los polímeros de alto rendimiento en la American Chemical Society Conference of New York, del 15 al 18 de abril de 1986. Nueva York: Elsevier, 1986. Rudy Molinek. La larga y extraña historia de Teflon, los productos indestructibles parecen estar atrapados con cualquier cosa. Magazine Smithsonian, 20 de agosto de 2024. Sharon Ginap. PFAS «Forever Chemicals» duele la vida silvestre en todo el mundo: investigación. Monga Bay, 26 de septiembre de 2023. HBM4EU. Breve de política PFA. Iniciativa europea de biomonitorización humana, junio de 2022. Kuklenyikz, Reidy JA, Needham LL. , Calafat AM, Wong Ly. «US Polyfluoroalquyl Chemicals: Datos de la Encuesta Nacional de Nutrición de la Salud de 2003-2004 (N.Hanes) y N.Hanes 1999-2000. Perspectiva de salud ambiental, noviembre de 2007, Dewitt JC, Lau C NG C, Smith JS y Robertssm. Ducatmanse, Ducatmanse, Ducatmansm. Estado de salud humana: Marzo de 2021 Estado de trabajo en el grupo ambiental: Estado ambiental de trabajo de hechos. Abril de 2024, Idtechex, Tecnologías de destrucción de PFA emergentes, Water Industry Journal
Este artículo también se presentará en la 23a edición de trimestralmente Publicación.
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