Novas soluções para o problema dos PFAS
Equipa de investigação desenvolve métodos para decompor os «químicos eternos»
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Investigadores do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) desenvolveram dois novos processos: recorrendo à cavitação hidrodinâmica e ao plasma atmosférico frio, combinados com a dispersão de gás, pretendem decompor as substâncias per- e polifluoroalquílicas (PFAS), produtos químicos industriais extremamente resistentes à degradação química. Para apoiar este esforço, especialistas do Centro Helmholtz de Investigação Ambiental (UFZ) realizaram análises que confirmaram a degradação das pFAS e a libertação de fluoreto. Assim que atingirem a maturidade de mercado, estes processos poderão ser utilizados na indústria, reduzindo significativamente a libertação de PFAS para os corpos de água.
Embora se suspeite que algumas PFAS alterem o material genético e aumentem o risco de cancro, os efeitos biológicos de muitas outras continuam a ser desconhecidos. Este grupo de substâncias compreende mais de 10 000 produtos químicos industriais de cadeia curta e longa, que devem a sua excepcional resistência química às suas ligações carbono-flúor altamente estáveis. Os PFAS chegam aos rios e oceanos através das águas residuais e estão a espalhar-se por todo o mundo. Recentemente, foram também detetadas elevadas concentrações de PFAS no rio Elba — um potencial risco para a saúde das plantas, dos animais e dos seres humanos.
No âmbito da «Estratégia Nacional da Água», destinada a garantir o abastecimento de água potável na Alemanha e a proteger os seus corpos de água, investigadores do HZDR estão a estudar formas de reduzir a carga sobre os corpos de água e, especificamente, como decompor sistematicamente estes «químicos eternos». Num estudo preliminar, iniciado em 2022, uma equipa de investigação liderada pela investigadora de pós-doutoramento Dra. Ysabel Huaccallo-Aguilar utilizou um processo conhecido como cavitação hidrodinâmica para degradar os PFAS.
A cavitação quebra ligações estáveis
«Na cavitação hidrodinâmica, fazemos passar água enriquecida com PFAS por uma estreitamento, gerando pequenas bolhas de vapor», explica o Dr. Sebastian Reinecke, chefe do Departamento de Tecnologias da Água e do Ambiente do HZDR. Como os PFAS de cadeia longa são tensioativos, fixam-se às bolhas. «Quando as bolhas rebentam sob a pressão ambiente crescente na água a jusante da restrição, os PFAS que estão ligados às bolhas são expostos a picos de temperatura locais de vários milhares de graus Celsius», explica Reinecke. Ao mesmo tempo, a cavitação produz radicais hidroxilo altamente reativos que reagem de forma não específica com substâncias próximas. «A nossa hipótese é que estes atacam os produtos intermédios, acelerando significativamente a degradação dos PFAS.»
Ysabel Huaccallo-Aguilar e os seus colegas conseguiram demonstrar que o processo degradava efetivamente os PFAS na água da torneira, ao mesmo tempo que mineralizava o flúor ligado organicamente. Quanto maior a duração do tratamento, maior era o aumento contínuo da concentração de fluoreto na solução. Para as suas experiências, os investigadores utilizaram o sulfonato de perfluorooctano (PFOS), um composto particularmente persistente e bem estudado do grupo dos PFAS. No final da experiência, conseguiram decompor aproximadamente 37 por cento das moléculas de PFOS dissolvidas a uma taxa de degradação estável. «Estamos agora a realizar experiências de acompanhamento para aumentar a taxa de degradação», explica Reinecke. «O nosso objetivo é aperfeiçoar o processo para atingir uma taxa de degradação superior a 80% dos PFAS na solução e mineralizar mais de 50% do flúor ligado aos produtos químicos — ou seja, quebrar as ligações carbono-flúor típicas dos PFAS.»
Degradação eficiente de PFAS com espécies de plasma altamente reativas
Noutra série de experiências, o engenheiro ambiental Dr. Amit Kumar utilizou plasma atmosférico frio em combinação com dispersão de gás para degradar os PFAS. A vantagem deste processo é que funciona em condições ambientais e não requer catalisadores nem produtos químicos adicionais. Na sua investigação de doutoramento, Kumar já tinha investigado formas de degradar micropoluentes utilizando as espécies químicas reativas geradas no plasma. Agora, aplicou as suas descobertas a esta experiência. «Gerámos plasma na superfície da água, introduzindo simultaneamente gás na água contaminada com PFAS», afirma Sebastian Reinecke, explicando a configuração experimental. «Os PFAS fixam-se à superfície das bolhas de gás. À medida que estas sobem, a água é constantemente circulada. Isto leva os PFAS para a superfície, onde são decompostos no plasma.»
Este método permitiu degradar quase completamente tanto os PFAS de cadeia longa como os de cadeia curta. Cerca de 35 por cento dos átomos de flúor ligados nestes «químicos eternos» foram libertados sob a forma de sais de fluoreto. «Embora este método tenha uma cinética de reação significativamente mais rápida do que a cavitação, também consome muito mais energia por unidade de volume», observa Reinecke. «Além disso, o processo gera inúmeros produtos de transformação que ainda não conseguimos investigar em pormenor — por exemplo, compostos gasosos que se formam durante a reação.» Os investigadores estão atualmente a realizar novas séries de testes para determinar se o processo produz substâncias que possam representar um risco para a saúde e, em caso afirmativo, como evitá-lo.
Sinergias da combinação de plasma e cavitação
Os investigadores estão atualmente a trabalhar no aumento de escala do processo para volumes maiores de água contaminada. Utilizando múltiplos elétrodos e um injetor de gás técnico, estão a aumentar gradualmente o volume de reação de cerca de 50 mililitros para cinco litros. O plano é combinar a tecnologia de plasma com a cavitação. «Acredito que conseguiremos taxas de degradação elevadas ao combinar as espécies altamente reativas do plasma com os efeitos da cavitação», afirma Reinecke. Se conseguirem unir as vantagens de ambos os métodos numa única abordagem, poderão criar uma tecnologia totalmente nova e eficiente para a remoção de PFAS da água contaminada.
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 Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Amit Kumar, Ysabel Huaccallo-Aguilar, Holger Kryk, et al.; "Enhanced degradation and defluorination of perfluorooctane sulfonate (PFOS) in tap water using gas-dispersed cold atmospheric plasma"; Scientific Reports, Volume 16, 2026-6-13
Amit Kumar, Anett Georgi, Ysabel Huaccallo-Aguilar, et al.; "Degradation and defluorination of perfluorooctane sulfonate (PFOS) forever chemical in water using hydrodynamic cavitation treatment"; Chemical Engineering Journal Advances, Volume 25
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