Os PFAS ganharam o nome de “produtos químicos eternos” por um bom motivo – os compostos produzidos pelo homem, que podem levar milhares de anos para se degradar e são encontrados em tudo, desde embalagens de alimentos resistentes a gordura até roupas repelentes à água, chegaram a quase metade do abastecimento de água canalizada dos EUA.



Agora, em um estudo publicado no Journal of Hazardous Materials , Químicos do Instituto de Tecnologia de Nova Jersey demonstraram um novo método baseado em laboratório para detectar vestígios de PFAS em materiais de embalagem de alimentos, amostras de água e solo em apenas três minutos ou menos.

Os investigadores dizem que a sua abordagem poderia acelerar significativamente os esforços para estudar e abordar a bioacumulação de PFAS no ambiente, incluindo mais de 2 mil milhões de dólares de financiamento da EPA da Lei Bipartidária de Infraestruturas do Presidente Biden para os estados realizarem testes de qualidade da água e tratamento para os contaminantes emergentes.

“Existem milhares de espécies diferentes de PFAS, mas ainda não compreendemos a extensão da sua distribuição no nosso ambiente porque os métodos de teste atuais são caros e demorados, levando horas para preparação e análise de amostras em alguns casos”, disse. Hao Chen, autor correspondente do estudo e professor de química do NJIT. "O que nosso estudo demonstra é um método muito mais rápido, sensível e versátil que pode monitorar a contaminação de nossa água potável, solo e produtos de consumo em minutos."

Chen e colegas dizem que o novo método - que envolve uma técnica de ionização para analisar a composição molecular de materiais de amostra chamada espectrometria de massa em spray de papel (PS-MS) - é 10-100 vezes mais sensível do que a técnica padrão atual para testes de PFAS, cromatografia líquida/ espectrometria de massa.

“O PFAS pode ser ionizado e rapidamente detectado por um espectrômetro de massa de alta resolução, que dá uma visão clara de cada espécie de PFAS presente e do grau de contaminação até um nível de partes por trilhão (ppt)”, explicou Chen.

"Para matrizes mais complexas como o solo, aplicamos um método relacionado chamado dessalinização de espectrometria de massa por spray de papel (DPS-MS), que remove os sais que normalmente suprimem o sinal iônico do PFAS. Juntos, eles melhoram muito nossa capacidade de detectar esses compostos ."

“Nosso limite de detecção para PFAS é de aproximadamente 1 ppt. Para fins de contexto, essa quantidade foi comparada a uma gota d’água em 20 piscinas olímpicas”, acrescentou o Dr. Tanim-Al Hassan, primeiro autor do artigo e Ph.D. estudante de química na NJIT.

Nos testes, a equipe foi capaz de detectar PFAS em um minuto ou menos, analisando diretamente pedaços de vários materiais de embalagem de alimentos, incluindo papel de pipoca para micro-ondas, caixas de macarrão instantâneo, bem como embalagens de batatas fritas e hambúrgueres de duas cadeias multinacionais de restaurantes de fast food.

A análise revelou vestígios de 11 moléculas diferentes de PFAS – incluindo tipos comuns que têm sido associados ao aumento do risco de cancro e à supressão do sistema imunitário, como o PFOA (ácido perfluorooctanóico) e o PFOS (ácido perfluorooctanossulfónico).

Na análise da água, a equipe detectou vestígios de PFOA em amostras de água da torneira local em menos de dois minutos, mas não encontrou vestígios de PFAS em amostras retiradas da água filtrada da fonte da universidade.

“A EPA já propôs estabelecer níveis máximos de contaminação (MCLs) para seis PFAS na água potável em todo o país, e o PFOA e o PFOS estão entre eles”, disse Mengyan Li, coautor do estudo e professor associado de ciências ambientais do NJIT. "Este método analítico poderia facilitar exames mais intensivos de PFAS tóxicos que podem ser necessários no âmbito de tal proposta para proteger a segurança do nosso abastecimento de água."

Usando DPS-MS, a equipe também identificou duas espécies de PFAS em apenas 40 mg de solo em menos de três minutos.

O método de detecção rápida da equipe já está sendo testado para uso junto com técnicas de ponta para remediar PFAS que estão sendo desenvolvidas no Centro BioSMART do NJIT.

"Notavelmente, em nosso laboratório conseguimos acoplar este método analítico a um novo catalisador de degradação, que degrada 98,7% do PFAS em amostras de água potável em três horas", disse Wunmi Sadik, coautor do estudo e presidente do Departamento de Química do NJIT. e Ciências Ambientais.

“Este trabalho pode ter um impacto nacional, mas o efeito imediato será sentido na região Nordeste. Aproximadamente 10% dos 9,2 milhões de habitantes de Nova Jersey têm altos níveis de ácido perfluorooctanóico na água potável, em comparação com a média nacional de 1,9%.”

Chen diz que o avanço também poderá ter um impacto rápido na monitorização de produtos de consumo, desde cosméticos e medicamentos até alimentos frescos e processados. A equipe planeja demonstrar também as capacidades do método para monitoramento do ar.

“No curto prazo, isto pode ser extremamente útil para garantir a segurança dos produtos alimentares… pode permitir que os produtos agrícolas sejam monitorizados de forma mais eficiente quanto à contaminação por PFAS, por exemplo”, explicou Chen. "Nosso método também pode avançar no estudo dos PFAS transportados pelo ar de maneira semelhante ao que demonstramos neste estudo, o que nos ajudaria ainda mais a resolver esse problema ambiental generalizado."

Mais informações: Md. Tanim-Al Hassan et al, Detecção rápida de substâncias per- e polifluoroalquil (PFAS) usando espectrometria de massa baseada em spray de papel, Journal of Hazardous Materials (2024). DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.133366
Informações do diário: Diário de Materiais Perigosos

Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Nova Jersey