Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), apodadas “sustancias químicas eternas” debido a su persistencia en el medio ambiente, son uno de los desafíos más apremiantes que enfrenta la industria del agua en la actualidad.
Estos compuestos sintéticos, alguna vez famosos por sus propiedades antiadherentes y repelentes al agua, han sido identificados como contaminantes persistentes en fuentes de agua cruda en Inglaterra y Gales.
El Departamento de Inspección de Agua Potable (DWI), en colaboración con destacados investigadores de la Universidad de Cranfield, ha completado un estudio de eficacia sobre la eliminación de PFAS en el agua potable mediante métodos de tratamiento convencionales. Las revisiones de la literatura publicada anteriormente indican que se ha realizado una cantidad significativa de investigaciones sobre tecnologías de eliminación de PFAS.
Comprender la amenaza de las PFAS
Los compuestos de PFAS presentan desafíos únicos debido a su excepcional estabilidad química. El fuerte enlace de carbono y flúor lo hace útil en espumas extintoras, utensilios de cocina antiadherentes, telas resistentes a las manchas y más. También es más duradero en el medio ambiente.
Una vez liberados, pueden acumularse en cuerpos de agua y permanecer indefinidamente. Lo que hace que esto sea particularmente difícil es la diversidad de compuestos de PFAS. Hay miles de variaciones diferentes, cada una con características distintas que afectan la forma en que se elimina del agua.
Se han detectado cuarenta y ocho compuestos de PFAS diferentes en fuentes de agua en Inglaterra y Gales, desde moléculas de cadena corta como el ácido perfluorobutanoico (PFBA) hasta compuestos de cadena larga como el ácido perfluorooctano sulfónico (PFOS). Esta diversidad requiere procesos de tratamiento diseñados estratégicamente basados en un enfoque basado en el riesgo que incorpore una comprensión clara de la fuente de agua que se está tratando.
Reducir el riesgo de contaminación
El estudio de DWI se centró en comprender cómo las diferentes fuentes de agua en Inglaterra y Gales (aguas subterráneas, aguas superficiales de tierras altas y aguas superficiales de tierras bajas) responden a diferentes tecnologías de tratamiento.
Este enfoque reconoce que la calidad del agua tiene un impacto significativo en la efectividad del tratamiento, pero este factor a menudo se pasa por alto en los estudios internacionales.
El equipo de investigación evaluó seis enfoques de tratamiento principales: adsorción de carbón activado granular (GAC), adsorción de arcilla modificada en superficie (SMC), intercambio iónico (IEX), filtración de membrana, procesos de oxidación avanzados y coagulación. Cada tecnología se probó con 15 compuestos de PFAS diferentes, lo que proporcionó información sin precedentes sobre la eficacia terapéutica.
Un descubrimiento importante revela que los compuestos de PFAS de cadena larga son generalmente más fáciles de eliminar que las variantes de cadena más corta. Esto es fundamental porque los PFAS de cadena corta, especialmente los compuestos de cuatro carbonos como el ácido perfluorobutanoico (PFBA), han demostrado ser muy difíciles de tratar con métodos tradicionales. Este estudio demostró que los PFBA violaron los sistemas de tratamiento casi de inmediato, lo que destaca la necesidad de un enfoque estratégico al abordar la contaminación por PFAS. La mayoría de los procesos de tratamiento de agua requieren coagulación y filtración como parte del proceso estándar.
Innovaciones de DWI para erradicar las PFAS en el agua potable
El enfoque sistemático de DWI identificó cuatro tecnologías con el mayor potencial para una implementación a gran escala. Resinas avanzadas de intercambio iónico, filtración por membrana, carbón activado granular y nuevos materiales arcillosos de superficie modificada.
La tecnología de intercambio iónico se ha revelado particularmente prometedora para la eliminación de PFAS a largo plazo. Este estudio demostró que una resina selectiva para PFAS especializada logra una eliminación sostenida de la mayoría de los compuestos de cadena larga durante períodos de funcionamiento prolongados, aunque los compuestos de cadena corta como PFBA y PFBS siguen siendo difíciles en todos los métodos de tratamiento probados.
Sin embargo, este estudio destaca consideraciones económicas importantes, ya que mantener un tratamiento eficaz puede requerir cambios frecuentes de medios y ciclos de regeneración, especialmente cuando se trata de diversos perfiles de contaminación por PFAS.
Las tecnologías de membranas que utilizan nanofiltración u ósmosis inversa han demostrado una notable versatilidad. En este estudio, se logró una eliminación de más del 90 % para la mayoría de los compuestos de PFAS, y se logró una eliminación de más del 80 % incluso para las variantes problemáticas de cadena corta. Es importante destacar que la nanofiltración requiere presiones operativas más bajas que la ósmosis inversa, lo que la hace económicamente viable para una implementación generalizada.
Quizás lo más importante es que este estudio revela que un enfoque de tratamiento integrado puede abordar las limitaciones de las técnicas individuales. El estudio demostró que la tecnología de membrana proporciona «una mejor eliminación general de una variedad de PFAS con menos limitaciones y problemas de selectividad» en comparación con el uso de tecnologías de adsorción o intercambio iónico individualmente.
Sin embargo, el estudio señala que «estas tecnologías, cuando se usan en conjunto, pueden ser un proceso de tratamiento eficaz para eliminar los compuestos PFAS».
Un estudio a escala piloto completado en abril de 2025 proporcionó una importante validación en el mundo real. Los compuestos de PFAS de cadena larga se eliminaron consistentemente de manera más eficiente que las variantes de cadena corta, y se mejoró la selectividad de los PFAS sulfonados sobre los compuestos de ácido carboxílico. Si bien confirma la aplicabilidad universal de las membranas de nanofiltración, lo que las convierte en una opción sólida para cuerpos de agua con diversos perfiles de contaminación por PFAS, el estudio enfatizó que las implicaciones de costos para los gastos operativos y de capital deben considerarse plenamente para las instalaciones de tratamiento propuestas.
Soluciones de ingeniería para implementación.
El estudio proporciona un análisis de costos detallado para diferentes escalas de procesamiento, desde suministros rurales a pequeña escala (3,8 megalitros por día) hasta sistemas metropolitanos (380 megalitros por día). Las inversiones de capital varían desde £1,2 millones para un pequeño sistema de intercambio iónico hasta £57,9 millones para una instalación de membranas a gran escala, y los costos operativos correspondientes reflejan la complejidad e intensidad de cada enfoque de tratamiento.
Es importante destacar que este estudio aborda los desafíos de la gestión de residuos. Las tecnologías de eliminación de PFAS concentran los contaminantes en lugar de destruirlos, lo que crea un flujo de desechos que debe manejarse con cuidado.
Este estudio encontró que, aunque los procesos de floculación tradicionales no son efectivos para la eliminación primaria de PFAS, concentraciones significativas de PFAS migran a los lodos de tratamiento de agua, lo que potencialmente afecta las opciones de eliminación y las estrategias de gestión. Esto resalta una vez más la necesidad de un enfoque estratégico al abordar la contaminación por PFAS.
Estoy deseando que llegue
La investigación de DWI representa un cambio de paradigma de soluciones únicas a enfoques personalizados basados en propiedades específicas del agua y perfiles de PFAS. Este enfoque de precisión reconoce que la gestión eficaz de las PFAS requiere comprender el contexto local e implementar la combinación de tecnologías adecuada.
Los hallazgos de este estudio informarán los enfoques regulatorios y guiarán a las empresas de agua en la selección de tecnologías de tratamiento apropiadas. A medida que las regulaciones sobre PFAS continúan evolucionando a nivel mundial, esta investigación coloca a Inglaterra y Gales a la vanguardia de soluciones prácticas y basadas en evidencia para uno de los problemas más desafiantes de la industria del agua.
El estudio también destaca la importancia de la innovación continua. Aunque la tecnología actual puede abordar eficazmente muchos compuestos de PFAS, el desafío de las PFAS de cadena corta persiste, y la lucha contra las sustancias químicas eternas requiere esfuerzos científicos sostenidos, ya que el desarrollo de nuevos compuestos de PFAS está en curso.
Mientras los profesionales del tratamiento de agua de todo el mundo luchan contra la contaminación por PFAS, una evaluación integral de DWI proporciona una hoja de ruta para intervenciones efectivas. Esta investigación demuestra que al combinar ciencia rigurosa con soluciones prácticas de ingeniería, incluso los contaminantes ambientales más persistentes pueden abordarse mediante innovación sistemática y despliegue de tecnología específica.
La lucha contra las sustancias químicas persistentes está lejos de terminar, pero gracias a la investigación innovadora de DWI, los profesionales del tratamiento de agua ahora tienen las herramientas y el conocimiento que necesitan para proteger la salud pública mientras manejan los desafíos técnicos y económicos que plantean estos compuestos persistentes.
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