Logran descomponer con ultrasonidos los peligrosos PFAS o ‘químicos eternos’

Las sustancias perfluoradas (PFAS), también conocidas como ‘químicos eternos’ por su larga duración en el medio ambiente, son contaminantes ubicuos, muy resistentes y que amenazan a la salud humana. Ahora, una investigación ha desvelado que los ultrasonidos pueden servir para eliminar estos compuestos químicos en las aguas subterráneas.

Inventadas hace casi un siglo, las sustancias perfluoradas y polifluoradas se utilizan para fabricar utensilios de cocina, ropa impermeable y artículos de higiene personal, entre muchísimas aplicaciones. Los científicos alertan de que la exposición a las PFAS puede causar una amplia variedad de enfermedades y problemas de salud, como defectos de nacimiento y cáncer. Pero debido a que los enlaces dentro de estos compuestos químicos no se rompen fácilmente, son increíblemente difíciles de eliminar del medio ambiente.

Tales dificultades han llevado a investigadores de la Universidad Estatal de Ohio (EEUU) a estudiar cómo la degradación ultrasónica, un proceso que utiliza el sonido para degradar sustancias escindiendo las moléculas que las componen, podría funcionar contra diferentes tipos y concentraciones de estas sustancias químicas. La investigación fue publicada en The Journal of Physical Chemistry A.

Al realizar experimentos con mezclas elaboradas en laboratorio que contienen tres compuestos de sulfonatos de fluorotelómero (compuestos PFAS que se encuentran típicamente en las espumas contra incendios) de diferentes tamaños, sus resultados mostraron que durante un período de tres horas, los compuestos más pequeños se degradaban mucho más rápido que los más grandes. Esto contrasta con muchos otros métodos de tratamiento en los que las PFAS más pequeñas son en realidad más difíciles de tratar.

"Hemos comprobado que los compuestos más pequeños pueden tratarse y de manera más efectiva que los compuestos más grandes", dijo la coautora del estudio Linda Weavers, profesora de ingeniería civil, ambiental y geodésica en la Universidad Estatal de Ohio. "Eso es lo que hace que esta tecnología sea potencialmente realmente valiosa".

Sistema aplicable a otros ámbitos

Este artículo, uno de los pocos estudios que investiga cómo se podría utilizar el ultrasonido para eliminar de nuestro entorno los químicos tóxicos PFAS, es una ampliación de investigaciones anteriores realizadas por Weavers que determinaron que la misma tecnología también podría degradar los productos farmacéuticos en los grifos y aguas residuales municipales.

"Los compuestos PFAS son únicos, porque muchas de las tecnologías de destrucción que utilizamos en ingeniería ambiental para otros compuestos difíciles de eliminar no funcionan para ellos", dijo Weavers. "Así que realmente necesitamos desarrollar una serie de tecnologías para descubrir cuáles podrían ser útiles en diferentes aplicaciones".

A diferencia de otros métodos de destrucción tradicionales, que intentan descomponer los PFAS haciéndolos reaccionar con sustancias químicas oxidantes, los ultrasonidos funcionan para purificar estas sustancias emitiendo sonido a una frecuencia mucho más baja que la que normalmente se usa para imágenes médicas, explicó Weavers.

Así funciona el sistema

La onda de presión de tono bajo del ultrasonido comprime y separa la solución, lo que permite crear luego bolsas de vapor llamadas burbujas de cavitación.

"A medida que las burbujas colapsan, ganan tanto impulso y energía que se comprimen y sobrecomprimen, calentando la burbuja", dijo Weavers.

Al igual que las potentes cámaras de combustión, las temperaturas dentro de estas pequeñas burbujas pueden alcanzar hasta 10.000 Kelvin, y es este calor el que rompe los enlaces estables de carbono y flúor de los que están hechos los PFAS, y hace que los subproductos sean esencialmente inofensivos. “Desafortunadamente, este método de degradación puede ser costoso y consumir mucha energía, pero con pocas opciones más, puede ser algo en lo que el público deba considerar invertir para proteger el agua subterránea para beber y otros usos”, añadió Weavers.

Debido a que los ultrasonidos son tan eficaces para limpiar las PFAS de las soluciones, el estudio concluye que los científicos y las agencias gubernamentales deberían considerar su uso en el desarrollo futuro de tecnologías de tratamiento, así como junto con otros sistemas de tratamiento combinado.

Aunque la investigación de Weavers no está lista para aplicarse a estrategias anticontaminación más amplias, el estudio sí señala que podría ser el primer paso hacia la creación de pequeños dispositivos de filtración de agua de alta energía para uso público dentro del hogar.

"Nuestra investigación gira en torno a tratar de pensar cómo escalar hacia algo más grande y qué se necesita para que funcione", dijo Weavers. "Estos compuestos se encuentran en todas partes, por lo que a medida que aprendemos más sobre ellos, comprender cómo pueden degradarse y descomponerse es importante para avanzar".

Estudio de referencia: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpca.3c03011

...........

Contacto de la sección de Medio Ambiente: crisisclimatica@prensaiberica.es