Usar panelas antiaderentes para fritar bacon e ovos pode tornar sua vida mais fácil naquele momento, mas os cientistas acreditam que pode haver consequências a longo prazo porque os produtos químicos usados ​​para torná-los antiaderentes são muito difíceis de destruir. Substâncias perfluoroalquílicas e polifluoroalquílicas – comumente conhecidas como PFAS e frequentemente chamadas de produtos químicos eternos – estão por toda parte.



Os PFAS, um conjunto de milhares de produtos químicos que existem pelo menos desde a década de 1950, são usados ​​para uma ampla variedade de coisas, desde o protetor de manchas em algumas de suas roupas e lençóis até as embalagens de alimentos em seus hambúrgueres.

O problema é que os processos naturais são ineficazes na decomposição dos PFAS, por isso acumulam-se no ambiente e no corpo, tal como o isopor faz num aterro sanitário. Especialistas da ciência e da indústria procuram formas de prevenir a ocorrência de contaminação por PFAS no futuro, mas também pretendem reduzir o que já existe no mundo hoje.

Acontece que os feixes de elétrons de alta energia são excelentes candidatos para destruir PFAS no meio ambiente. Pesquisadores do Fermi National Accelerator Laboratory do Departamento de Energia dos EUA, em colaboração com a 3M, demonstraram com sucesso que um feixe de elétrons pode destruir os dois tipos mais comuns de PFAS na água – PFOA e PFOS.

“O feixe de elétrons é uma tecnologia promissora para decompor o PFAS em grandes volumes de água que contém altas concentrações de PFAS”, disse o investigador principal do Fermilab, Charlie Cooper.

A equipe do Fermilab, que inclui a cientista Slavica Grdanovska, o físico-engenheiro Yichen Ji e Cooper, usou um acelerador de feixe de elétrons no laboratório para seus testes. Usado para testes de prova de conceito, o acelerador Accelerator Application Development and Demonstration, ou A2D2, no Illinois Accelerator Research Center no campus do Fermilab também está disponível para a indústria, universidades e outros laboratórios federais como uma ferramenta de pesquisa.

“O fato de estarmos trabalhando com a 3M, especialista mundial em PFAS, foi realmente a primeira vez que tivemos especialistas em radiação ionizante, aceleradores de feixe de elétrons e PFAS trabalhando no mesmo projeto”, disse Cooper.

Feixes de elétrons para o resgate

Métodos convencionais de tratamento de água, como osmose reversa, carvão ativado granular ou resina de troca iônica, não destroem o PFAS; eles simplesmente concentram o PFAS numa forma que posteriormente requer tratamento ou eliminação. Em alguns casos, as técnicas convencionais de tratamento de água podem até piorar a contaminação ambiental.

Em contraste, o feixe de elétrons destrói ativamente os produtos químicos eternos e o faz rapidamente, permitindo que um volume maior de água seja tratado no mesmo período de tempo que alguns outros métodos. As moléculas de PFAS são difíceis de quebrar porque contêm uma ligação carbono-flúor, que é muito forte e é a razão pela qual os PFAS são comumente usados ​​na indústria química. Mas a força dessa ligação C-F é também a razão pela qual não se decompõem na natureza. O feixe de elétrons, entretanto, é muito eficaz na quebra da ligação C – F.

Os feixes de elétrons podem ser usados ​​em métodos de bombeamento e tratamento, uma abordagem comum de tratamento de águas subterrâneas, ou em uma instalação de fabricação, tratando diretamente os fluxos de resíduos antes que eles saiam da instalação.

Demonstrando sua eficácia

A equipe do Fermilab usou amostras de água contaminada com PFAS fornecidas pela 3M que foram seladas em recipientes estanques a gases do tamanho de um marcador de quadro branco. Cada um dos recipientes era feito de vidro borossilicato, que não seria significativamente afetado pela exposição a feixes de elétrons, e um selo de alumínio foi cravado no vidro com um pedaço de borracha sem PFAS entre o alumínio e o vidro. Foi tomado muito cuidado para garantir que não houvesse PFAS em nenhum dos materiais utilizados para alojar as amostras. O Fermilab irradiou essas amostras com o feixe de elétrons e as enviou de volta para a 3M.

A 3M coletou amostras do headspace – o ar no topo do contêiner – e do líquido para verificar se o PFAS em questão havia sido destruído sem liberar produtos perigosos no ar.

Os PFAS são predominantes em muitas indústrias, assim como a dependência humana de produtos essenciais que contêm PFAS, como computadores e baterias de íons de lítio. Um dos produtos contendo PFAS mais problemáticos em termos de contaminação ambiental tem sido historicamente a espuma formadora de filme aquoso, ou AFFF, que era usada para combate a incêndios em aeroportos e nas forças armadas; é feito de PFOA e PFOS.

Quando você pulveriza AFFF em um líquido, ele se move para a superfície e extingue o fogo, evitando que o oxigênio chegue até ele. Mas, quando usado, pode infiltrar-se no solo e nas águas subterrâneas. O AFFF tem sido usado nos Estados Unidos e no mundo há décadas, principalmente pela indústria militar e de aviação. Recentemente, tanto o governo como a indústria começaram a examinar substitutos livres de PFAS. Alternativas, no entanto, não existem em muitas aplicações e são difíceis de encontrar ou executadas de forma menos eficaz.

Embora os feixes de elétrons sejam muito eficazes na decomposição de conjuntos inteiros de compostos PFAS, nem todos os compostos foram testados até agora. Os pesquisadores descobriram que todos os compostos PFAS que a Agência de Proteção Ambiental dos EUA está atualmente considerando regulamentar na água potável foram efetivamente destruídos pela tecnologia de feixe de elétrons. Mas pode haver tipos de PFAS que um feixe de elétrons não consegue destruir.

A pesquisa continua em diversas frentes para encontrar alternativas ao PFAS. Ao mesmo tempo, os líderes da ciência e da indústria continuarão a procurar e a melhorar métodos para erradicar para sempre estes produtos químicos do ambiente. O Fermilab e sua tecnologia de feixe de elétrons estão na vanguarda desta pesquisa.

Fornecido pelo Fermi National Accelerator Laboratory