En un importante avance científico, investigadores de la Universidad Rice han anunciado una nueva y poderosa tecnología para la eliminación de PFAS que podría transformar los esfuerzos globales de purificación del agua.
Este innovador sistema no sólo captura estos «químicos permanentes» tóxicos con una velocidad y eficiencia récord, sino que también los destruye de manera segura. Esta es una hazaña que los científicos no han podido lograr durante décadas.
Un método de eliminación de PFAS respetuoso con el medio ambiente desarrollado en colaboración con instituciones líderes de Corea del Sur es un paso importante para abordar uno de los contaminantes ambientales más persistentes y extendidos del mundo.
Mientras la contaminación por PFAS amenaza los suministros de agua potable y los ecosistemas en todo el mundo, los hallazgos de Rice y su equipo brindan una solución práctica y sostenible a un desafío urgente de salud pública.
La investigación fue dirigida por el investigador postdoctoral Yongkun Chong, bajo la supervisión del profesor Michael Wong de la Escuela de Ingeniería y Computación George R. Brown de la Universidad Rice.
Entre los colaboradores se incluyen el profesor Seoktae Kang del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) y el profesor Kim Kim de la Universidad Nacional de Bukyong en Corea del Sur.
Peligros de las PFAS
Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS) son sustancias químicas de fabricación desarrolladas en la década de 1940 que son valoradas por su resistencia al calor, el aceite y el agua.
Estas propiedades lo hacen ideal para su uso en utensilios de cocina antiadherentes, textiles impermeables, envases de alimentos, espuma contra incendios y más.
Pero esta misma durabilidad ha creado un problema de contaminación global. Las PFAS son difíciles de descomponer, por lo que se acumulan en el agua, el suelo e incluso en los humanos.
Los estudios han relacionado la exposición a las PFAS con riesgos graves para la salud, incluidos cáncer, daño hepático, trastornos hormonales y trastornos del sistema inmunológico.
Limitaciones de los métodos de limpieza existentes
Las tecnologías tradicionales de purificación de PFAS, como los filtros de carbón activado y las resinas de intercambio iónico, dependen de la adsorción para capturar los químicos.
Si bien estos sistemas pueden eliminar temporalmente las PFAS del agua, a menudo requieren mucho tiempo, son ineficientes y aun así producen desechos secundarios que deben eliminarse.
Esto hace que la restauración a gran escala sea costosa e insostenible.
Nuevo material potente para la eliminación de PFAS
La innovación del equipo dirigido por Rice se centra en un material de doble capa de hidróxido (LDH) compuesto de cobre y aluminio, desarrollado por primera vez en KAIST en 2021.
Durante los experimentos, Chung descubrió que ciertos compuestos de LDH a base de nitrato pueden capturar PFAS con una velocidad y eficiencia sin precedentes.
Las pruebas han demostrado que el material absorbe PFAS más de 1000 veces más eficazmente que los adsorbentes tradicionales y puede purificar el agua contaminada 100 veces más rápido que los filtros de carbón disponibles comercialmente.
Su rendimiento proviene de la estructura atómica única del material, donde las capas colocadas con precisión y las sutiles diferencias de carga atraen y atrapan las moléculas de PFAS casi instantáneamente.
Posibilidades del mundo real y diseño sostenible
El equipo probó el material LDH en una variedad de fuentes de agua, incluida agua del grifo, agua de río y aguas residuales industriales.
En cada caso, logró una eliminación rápida y completa de PFAS y funcionó de manera eficiente tanto en sistemas de flujo estacionario como continuo.
Pero la verdadera innovación radica en la capacidad del sistema no sólo para capturar PFAS sino también para destruirlas. En colaboración con los profesores de Rice, Pedro Álvarez y James Tour, el profesor Chong desarrolló un proceso térmico para degradar de forma segura los PFAS capturados calentándolos con carbonato de calcio.
Este enfoque eliminó más de la mitad de las PFAS sin producir subproductos dañinos, y la LDH se regeneró y reutilizó.
cerrar los productos químicos para siempre
Este estudio representa la primera demostración de un sistema sostenible de eliminación y destrucción de PFAS de circuito cerrado.
Los resultados iniciales muestran que el material puede sufrir al menos seis ciclos de captura, descomposición y regeneración, lo que reduce significativamente los residuos y los costos.
A medida que la contaminación por PFAS continúa amenazando los ecosistemas y la salud pública en todo el mundo, las innovaciones de la Universidad Rice brindan soluciones poderosas, escalables y ambientalmente responsables que acercan al mundo un paso más a romper finalmente el ciclo interminable de los productos químicos.
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