"Forever Chemicals", nomeados por sua capacidade de persistir na água e no solo, são uma classe de moléculas que estão sempre presentes em nossas vidas diárias, incluindo embalagens de alimentos e produtos de limpeza doméstica. Como esses produtos químicos não se decompõem, eles acabam em nossa água e alimentos e podem levar a efeitos na saúde, como câncer ou diminuição da fertilidade.
No mês passado, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA propôs dar a dois dos produtos químicos mais comuns, conhecidos como PFOA e PFOS, uma designação de "superfundo", o que tornaria mais fácil para a EPA rastreá-los e planejar medidas de limpeza.

As limpezas obviamente seriam mais eficazes se os produtos químicos para sempre pudessem ser destruídos no processo, e muitos pesquisadores estão estudando como decompô-los. Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Washington tem uma nova maneira de destruir PFOA e PFOS. Os pesquisadores criaram um reator que pode quebrar completamente produtos químicos difíceis de destruir usando "água supercrítica", que é formada em alta temperatura e pressão. Essa tecnologia pode ajudar a tratar resíduos industriais, destruir produtos químicos para sempre concentrados que já existem no meio ambiente e lidar com estoques antigos, como os produtos químicos para sempre em espuma de combate a incêndios.

A equipe publicou essas descobertas no Chemical Engineering Journal .

A UW News conversou com o autor sênior Igor Novosselov, professor associado de pesquisa de engenharia mecânica da UW, para saber mais sobre os detalhes.

O que é água supercrítica e como ela pode destruir essas moléculas?

Igor Novosselov :Nosso reator basicamente aquece a água muito rápido, mas aquece a água de maneira diferente do que quando você a ferve para macarrão. Normalmente, quando você aumenta a temperatura, a água ferve e se transforma em vapor. A partir daí, a água e o vapor não ficam mais quentes que 100 graus Celsius (212 F).

Mas se você comprimir a água, você pode mudar esse equilíbrio e obter esse ponto de ebulição em temperaturas muito mais quentes. Se você aumentar a pressão, a temperatura de ebulição aumenta. Em um ponto, a água não fará a transição de líquido para vapor. Em vez disso, você atingirá um ponto crítico em que a água atingirá um estado diferente da matéria, chamado de fase supercrítica. Aqui a água não é um líquido ou um gás. É algo intermediário, e as linhas são meio confusas lá. É algo como um plasma onde as moléculas de água se tornam como partículas ionizadas. Essas moléculas parcialmente dissociadas saltam em altas temperaturas e altas velocidades. É um ambiente muito corrosivo e quimicamente agressivo no qual as moléculas orgânicas não podem sobreviver.

Produtos químicos que sobrevivem para sempre em água normal, como PFOS e PFOA, podem ser decompostos em água supercrítica a uma taxa muito alta. Se conseguirmos as condições certas, essas moléculas recalcitrantes podem ser completamente destruídas, não deixando produtos intermediários e produzindo apenas substâncias inofensivas, como dióxido de carbono, água e sais de flúor, que são frequentemente adicionados à água e pasta de dente municipais.

Como você começou a projetar este reator?

Novosselov :Nós originalmente o projetamos para quebrar agentes de guerra química, que também são muito difíceis de destruir. Levamos cinco anos para fazer o reator. Havia perguntas significativas, como:como mantemos as coisas nessa pressão? Dentro do reator, a pressão é 200 vezes maior do que no nível do mar. Outra pergunta que tivemos foi:Como garantimos que o reator acenda e opere a uma temperatura designada em modo contínuo? Tornou-se um projeto de engenharia, mas afinal, somos engenheiros.

Como funciona o reator?

Novosselov :A coisa toda está dentro de um tubo grosso de aço inoxidável com cerca de um pé de comprimento e uma polegada de diâmetro. Podemos variar a temperatura interna para descobrir o quão quente precisamos ir para destruir completamente um produto químico. Alguns produtos químicos requerem 400 C (752 F), alguns 650 C (1202 F).

No topo do reator, injetamos continuamente combustível piloto, ar e o produto químico que queremos destruir, por exemplo:PFOS, na água supercrítica. O combustível fornece o calor necessário para que a mistura permaneça supercrítica, e o PFOS se mistura rapidamente com esse meio agressivo. Globalmente, o tempo de reacção é inferior a um minuto. No fundo do reator, a mistura é resfriada para produzir tanto a descarga de líquido quanto de gás. Podemos analisar o que está nas fases líquida e gasosa para medir se destruímos o produto químico.

O que você encontrou?

Novosselov :Fizemos o mesmo experimento com PFOS e PFOA, porque ambos são regulamentados pela EPA. Vimos que o PFOA desaparece em condições supercríticas amenas (cerca de 400 graus C ou 750 F), mas o PFOS não. Demorou até chegarmos a 610 graus C (1130 F) para ver a destruição de PFOS. A essa temperatura, o PFOS e todos os intermediários foram destruídos em questão de 30 segundos.

Em temperaturas mais baixas, experimentos com PFOS mostraram a formação de uma variedade de moléculas intermediárias, incluindo o PFOA. Alguns desses produtos de decomposição saíram na fase líquida, o que significa que podem estar presentes em águas residuais em locais de fabricação que usam produtos químicos indefinidamente. Mas outros intermediários estão saindo na fase gasosa, o que é problemático porque as emissões de gases não são normalmente regulamentadas. Essas moléculas contêm o elemento flúor, e sabemos que esses tipos de gases contribuem para o efeito estufa. No momento, não temos como monitorar a poluição do gás em tempo real, e não sabemos quanto produziríamos ou mesmo sua composição química exata.

O que vem a seguir para este projeto?

Novosselov :Temos alguns próximos passos. Estamos usando o reator para ver como ele destrói outros produtos químicos para sempre além de PFOS e PFOA. Também estamos avaliando o quão bem essa tecnologia pode funcionar para cenários do mundo real. Você provavelmente não pode tratar todo o oceano assim, por exemplo. Mas poderíamos usar isso para tratar problemas existentes, como resíduos químicos permanentes em locais de fabricação.

A contaminação química para sempre é um grande problema e não vai desaparecer. Estamos empolgados em trabalhar nisso e colaborar com reguladores e grupos líderes na academia e na indústria para encontrar a solução. + Explorar mais

EPA para designar "produtos químicos para sempre" como substâncias perigosas