Un nuevo estudio de rábanos cultivados en suelos contaminados con PFAS ha descubierto que el biocarbón de cáñamo enriquecido con hierro elaborado a partir de desechos agrícolas puede reducir significativa y permanentemente la cantidad de sustancias químicas transferidas del suelo contaminado a los cultivos alimentarios.
El equipo de investigación recogió suelo arenoso contaminado con PFAS de un antiguo campo de entrenamiento contra incendios en Connecticut. El uso prolongado de espumas acuosas formadoras de películas dejó altas concentraciones de PFOS y PFAS relacionados en los cultivos alimentarios.
«Las PFAS no desaparecen simplemente una vez que llegan a las tierras agrícolas, y nuestros resultados muestran que las PFAS pueden transferirse eficientemente del suelo a los alimentos que cultivamos», afirmó el autor principal, Trung Huu Bui.
«El biocarbón de cáñamo enriquecido con hierro ofrece una forma prometedora de capturar estos contaminantes en el suelo y reducir su entrada en la cadena alimentaria sin sacrificar el crecimiento de las plantas».
Cómo el biocarbón redujo los niveles de PFAS en cultivos alimentarios
Los investigadores produjeron biocarbón a partir de tallos y hojas de cáñamo a diferentes temperaturas, entre 500 °C y 800 °C, y algunos lotes se «fortificaron» sumergiendo la biomasa en una solución de sulfato de hierro para crear sitios de sorción ricos en hierro antes de la pirólisis.
Después de caracterizar el área de superficie, la estructura de los poros y el contenido mineral, los investigadores mezclaron los biocarbón seleccionados en el suelo contaminado en tasas de aplicación bajas del 2% o 5% en peso e incubaron la mezcla durante 90 días para permitir que las PFAS interactuaran con el sorbente.
Luego se cultivaron plántulas de rábano en suelo enmendado y sin enmendar durante 4 semanas, y se utilizó cromatografía líquida de alta sensibilidad-espectrometría de masas para medir las PFAS en exudados del suelo, brotes y bulbos comestibles.
Efecto de la temperatura sobre la retención de PFAS
El suelo del sitio contenía aproximadamente 576 nanogramos por gramo de PFAS total, predominando el PFOS, que representa aproximadamente el 60 % de la carga total.
El biocarbón producido a la temperatura más baja tenía la mayor superficie específica y más grupos funcionales que contenían oxígeno, lo que era ventajoso para la retención de PFAS en comparación con los materiales producidos a temperaturas más altas.
El enriquecimiento del biocarbón con hierro aumentó aún más su superficie y volumen de poros e introdujo sitios de óxido e hidróxido de hierro que pueden atraer moléculas aniónicas de PFAS a los cultivos alimentarios.
En todos los tratamientos, los rábanos cultivados sin enmiendas en suelos contaminados mostraron una fuerte acumulación de PFAS de cadena corta con factores de bioconcentración >1 y valores particularmente altos de ácidos carboxílicos y sulfónicos de cadena corta.
La importancia de la salud pública y el medio ambiente
El estudio destaca que incluso los tubérculos como los rábanos pueden acumular cantidades significativas de PFAS de cadena corta cuando se cultivan en campos contaminados, lo que genera preocupación sobre la seguridad alimentaria en las zonas agrícolas afectadas.
Al demostrar que dosis relativamente bajas de biocarbón rico en hierro elaborado a partir de residuos agrícolas pueden mejorar las propiedades del suelo y reducir la transferencia de PFAS a los cultivos alimentarios, este estudio apunta a una estrategia práctica de gestión del suelo para reducir la exposición a las PFAS en la dieta.
Los autores señalan que los estudios futuros deberían investigar los efectos potenciales sobre el rendimiento del campo a largo plazo, la transformación microbiana y de PFAS del suelo, y si enfoques similares pueden proteger otras especies de cultivos y suelos utilizando diferentes mezclas de PFAS.
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