Destrói eficazmente PFAS de cadeia curta
A equipa da UFZ desenvolve um processo para remover o ácido perfluorobutanóico da água
Anúncios
Os compostos alquílicos perfluorados e polifluorados de cadeia curta (PFAS), como o ácido perfluorobutanóico (PFBA), estão a ser cada vez mais libertados no ambiente através de várias vias e a poluir as águas subterrâneas e a água potável. Como são muito móveis, até à data têm sido muito difíceis de remover. Uma equipa de investigação do Centro Helmholtz de Investigação Ambiental (UFZ) desenvolveu agora uma nova tecnologia que utiliza um processo eletroquímico em duas fases. Como escrevem os investigadores da UFZ no Chemical Engineering Journal, o novo processo é mais amigo do ambiente e consome menos energia.
No decurso do processo UFZ, os PFAS são primeiro separados e enriquecidos por electrossorção (etapa 1) e depois destruídos por electrooxidação (etapa 2). O que resta é principalmente CO2 e fluoreto.
Susan Walter-Pantzer / UFZ
Atualmente, existem cerca de 10.000 substâncias PFAS, das quais 4.000 a 5.000 são utilizadas industrialmente - no fabrico de vestuário de exterior, embalagens de alimentos, panelas, cosméticos e muito mais. Muitos PFAS, por exemplo em espumas de extinção de incêndios, são libertados no ambiente e degradam-se muito lentamente ou não se degradam de todo. Representam um risco para a saúde humana, uma vez que afectam o metabolismo, o equilíbrio hormonal, a reprodução e o sistema imunitário e são suspeitos de serem cancerígenos. Por conseguinte, numerosos PFAS com longas cadeias de carbono já foram regulamentados pela Convenção de Estocolmo, o que significa que a sua produção e utilização são proibidas ou restringidas. Como resultado, a indústria tem vindo a substituí-los cada vez mais por PFAS de cadeia curta - com o resultado de que os PFAS de cadeia curta, como o ácido perfluorobutanóico (PFBA), estão a ser cada vez mais detectados no ambiente. O PFBA tem apenas quatro átomos de carbono e possui um grupo carboxilo na extremidade da molécula, que atrai fortemente a água. "É por esta razão que o PFBA se dissolve muito bem na água e é muito móvel. Por conseguinte, é difícil remover o PFBA da água utilizando métodos convencionais, como a adsorção de carvão ativado", afirma a química e autora do estudo, Anett Georgi, da UFZ.
Para eliminar o PFBA da água, a equipa de investigação da UFZ desenvolveu um processo de purificação eletroquímica em duas fases, no qual o PFBA é primeiro enriquecido e depois destruído. O processo funciona da seguinte forma: Na primeira fase, grandes quantidades de água contendo PFBA são passadas através de uma célula de fluxo com um elétrodo feito de um velo de fibra de carbono ativado semelhante a um têxtil, utilizando a electroadsorção. Este fica ligeiramente carregado positivamente. "Como resultado, o PFBA carregado negativamente é depositado na superfície do carvão ativado", explica o autor principal e engenheiro ambiental da UFZ, Dr. Navid Saeidi. Ao inverter a polaridade da tensão, o PFBA é novamente libertado da superfície, enxaguado com um pequeno volume de água e recolhido como concentrado. A concentração de PFBA pode ser aumentada por um fator de até 40. Este enriquecimento pode ser repetido várias vezes utilizando uma disposição em cascata de células de electro-sorção. Na segunda fase do processo, o PFBA é destruído por electro-oxidação num elétrodo de diamante dopado com boro - ou seja, por purificação química da água, que é desencadeada por uma corrente eléctrica. O ânodo tem um forte efeito oxidante e provoca a decomposição do PFBA. O principal produto de decomposição que permanece é o flúor, que é fácil de separar.
"Todas as etapas podem ser efectuadas no local, o que reduz os custos de transporte, e a energia necessária é baixa", diz Anett Georgi, referindo duas vantagens do processo. Uma vez que a adsorção de PFBA é controlada pela aplicação de uma tensão eléctrica, o velo de adsorção feito de carvão ativado também pode ser regenerado repetidamente e pode, portanto, ser utilizado várias vezes, ao contrário de outros processos em que o carvão ativado enriquecido com PFAS tem de ser eliminado em instalações de incineração de resíduos ou restaurado com grandes gastos de energia. "Isto não só conserva os recursos fósseis, como também reduz o consumo de CO2, uma vez que o carvão ativado é frequentemente obtido a partir de hulha e é principalmente importado da Ásia", acrescenta Anett Georgi.
Os cientistas da UFZ vêem aplicações potenciais para o seu processo, para o qual já foi apresentado um pedido de patente, particularmente onde quer que os PFAS tenham de ser removidos dos fluxos de águas residuais municipais e industriais - por exemplo, nos aeroportos, onde as águas subterrâneas estão contaminadas com PFAS de cadeia curta e longa devido à utilização de espumas de combate a incêndios. "Como os operadores têm de cumprir limites cada vez mais rigorosos de PFAS, são necessárias tecnologias mais eficientes e sustentáveis para a sua remoção, que sejam fiáveis, respeitadoras do ambiente e acessíveis, como o nosso método. Este método poderia complementar os adsorventes clássicos de carvão ativado para a contaminação complexa por PFAS e capturar os PFAS de cadeia curta", afirma a coautora e química da UFZ, Dra. Katrin Mackenzie. Isso significaria um tempo de operação significativamente maior e, portanto, economia de custos para toda a unidade de adsorção.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Outras notícias do departamento ciência
