Sem o saber, a maioria dos americanos depende todos os dias de uma classe de substâncias químicas chamadas substâncias per- e polifluoroalquil, ou PFASs. Esses materiais feitos pelo homem têm qualidades únicas que os tornam extremamente úteis. Eles repelem água e gordura, então eles são encontrados em embalagens de alimentos, tecido impermeável, tapetes e pinturas de parede.

Os PFASs também são úteis quando as coisas esquentam. Os consumidores valorizam essa propriedade em frigideiras antiaderentes. As agências governamentais e a indústria os usam há décadas para extinguir incêndios em aeroportos e instalações de armazenamento de combustível.

Contudo, o uso generalizado de PFASs levou à contaminação extensiva dos sistemas públicos de água. Hoje, essas substâncias podem ser encontradas no soro sanguíneo de quase todos os residentes dos EUA. A exposição a PFASs tem sido associada ao câncer de rim e testicular, bem como de desenvolvimento, imune, hormonais e outros problemas de saúde.

Mas removê-los do ambiente não é fácil. As ligações químicas entre o flúor e o carbono - a espinha dorsal das moléculas de PFAS - são extremamente fortes. Os PFASs podem ser removidos da água filtrando-os, mas os filtros usados ​​têm que ser descartados depois, e o aterro apenas transfere o problema para outro local. A melhor solução para o problema é quebrar os PFASs completamente - e nessa pontuação, estamos progredindo.

Limpeza eletroquímica de água

Estudos demonstraram que um método denominado oxidação eletroquímica é uma forma eficaz de remover PFASs de águas residuais. Ele funciona passando uma corrente elétrica direta entre os eletrodos, que são placas de metal condutor. Quando a tensão é alta o suficiente, As moléculas de PFAS cedem um elétron ao eletrodo positivo. Isso inicia uma reação em cadeia que transforma os PFASs em dióxido de carbono e flúor.

Este processo é relativamente fácil em um laboratório, mas realizá-lo em escala de campo é um desafio totalmente diferente. Tipicamente, o objetivo seria remover PFASs que derramaram e se infiltraram na terra, contaminando o abastecimento de água subterrânea.

Podemos bombear as águas subterrâneas contaminadas até a superfície e por meio de um reator, mas a maioria dos contaminantes que contêm carbono - incluindo alguns dos vários tipos de moléculas de PFAS - aderem ao solo e são liberados lentamente. Pode levar anos ou mesmo décadas de bombeamento para tratar uma grande zona contaminada. Abordagens que tratam os contaminantes no subsolo em vez de bombeá-los para a superfície costumam ser mais baratas.

Em pesquisas anteriores em um antigo local de armazenamento de munições em Pueblo, Colorado, demonstramos que era possível tratar águas subterrâneas contaminadas com explosivos passando-as por uma barreira eletrolítica. Para fazer isso, colocamos eletrodos de malha que pareciam telas de janela em uma trincheira. A água subterrânea contaminada se movia naturalmente através desses eletrodos de malha, onde uma corrente elétrica quebrou os poluentes que continha.

Esse processo requer aproximadamente 5 a 15 volts de eletricidade - aproximadamente a quantidade fornecida por uma bateria de carro. Em áreas remotas, essa energia pode vir de painéis solares. Com uma gestão adequada, barreiras eletrolíticas podem quebrar poluentes por vários anos.

Ampliando o tratamento para PFASs

Nossa pesquisa atual visa aplicar a tecnologia de barreira eletrolítica ao tratamento de água contaminada com PFAS. Mas os PFASs são mais difíceis de degradar do que os poluentes do local de Pueblo.

O primeiro passo é identificar eletrodos mais potentes. Os eletrodos podem ser revestidos com uma variedade de materiais, incluindo titânio, estanho e muitos outros óxidos de metal. As propriedades dos revestimentos de superfície do eletrodo determinarão a rapidez com que degradam os contaminantes.

Até agora, usamos uma malha de titânio expandida revestida com uma mistura de óxidos de irídio e tântalo. Esses eletrodos são amplamente usados ​​para proteger tubos de aço inoxidável contra ferrugem, então eles são acessíveis, vendendo por cerca de US $ 40 por pé quadrado. O custo é um fator importante a ser considerado porque os eletrodos podem representar uma parte significativa de todo o custo de instalação.

Revestimentos de óxido de irídio e tântalo, Contudo, são muito lentos em degradar PFASs. Nossas investigações preliminares mostraram que eletrodos de malha revestidos com óxido de estanho são muito mais eficazes. Atualmente, eletrodos de óxido de estanho são materiais de pesquisa feitos sob medida, e, portanto, muito mais caro do que os óxidos de irídio e tântalo. Mas, como o custo do estanho é substancialmente menor do que os outros dois, Esperamos que os preços diminuam quando esses eletrodos forem produzidos em maior número.

Além disso, Dra. Shaily Mahendra da Universidade da Califórnia, Los Angeles e seus colaboradores descobriram um fungo apodrecedor que se mostrou promissor na transformação de algumas espécies de PFAS. Esses fungos precisam de oxigênio para respirar, mas geralmente há muito pouco oxigênio nas águas subterrâneas. Felizmente, os eletrodos que usamos para quebrar os contaminantes também decompõem a água subterrânea ao seu redor, e esse processo gera oxigênio.

Assim, planejamos acoplar a oxidação eletroquímica com a degradação biológica, usando o fungo vivo para ajudar a quebrar o PFAS. Nosso trabalho preliminar em outro poluente orgânico persistente chamado 1, 4-dioxano mostrou que a degradação acelera quando esses dois processos trabalham juntos. Ao mesmo tempo, a voltagem que é enviada através dos eletrodos pode ser reduzida. Tensões mais baixas significam menor custo de energia, vida útil mais longa do eletrodo e menos formação de subprodutos da desinfecção. Estes são compostos indesejáveis ​​e potencialmente prejudiciais que podem se formar a partir de substâncias que estão naturalmente presentes na água, como o cloreto.

Existem alternativas?

Mesmo com o surgimento do tratamento eletroquímico de água, A degradação do PFAS continua desafiadora. Como os PFASs são extremamente estáveis ​​e amplamente usados, eles agora estão distribuídos em todo o mundo.

Os pesquisadores estão desenvolvendo maneiras de substituir os PFASs em certos produtos, como espumas de combate a incêndios. Em muitos outros produtos de consumo, os fabricantes simplesmente substituem as moléculas de PFAS maiores por outras menores. Contudo, esta não é uma solução completa. PFASs menores são pensados ​​para se acumularem menos no tecido biológico, mas também se espalham mais facilmente no meio ambiente.

A exposição a produtos químicos é um preço que pagamos pelas conveniências da vida moderna. Em última análise, a extensão da ocorrência de PFAS no meio ambiente dependerá muito das escolhas do consumidor e da rapidez com que podemos substituir esses produtos químicos por alternativas mais seguras. Por enquanto, Contudo, precisamos de maneiras mais eficazes de removê-los do solo, águas subterrâneas e outros lugares onde ameacem a saúde humana e o meio ambiente.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.