Os químicos da Michigan State University estão descobrindo novas informações para ajudar a remediar "produtos químicos para sempre", mostrando pela primeira vez como eles interagem com o solo no nível molecular.
Os pesquisadores, Narasimhan Loganathan e Angela K. Wilson, do College of Natural Science, publicaram suas descobertas on-line na revista Environmental Science &Technology .

"Forever Chemicals" - mais formalmente conhecido como PFAS ou substâncias perfluoroalquil e polifluoroalquil - ganhou o rótulo porque eles não se decompõem naturalmente. Quando os PFAS poluem o solo e a água, eles podem entrar no sistema alimentar através de plantas, gado e água potável.

Um relatório dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças de 2015 estimou que o PFAS está no sangue de 97% dos americanos. Outros estudos mais recentes aproximaram esse número de 99%.

O que torna o PFAS tão onipresente é uma combinação de persistência e utilidade. Mais de 9.000 produtos químicos se qualificam como PFAS e são encontrados em uma ampla gama de aplicações, incluindo embalagens de alimentos, panelas antiaderentes, espumas de combate a incêndios e muito mais. Enquanto o tempo e a natureza podem degradar certos componentes desses produtos – e dos resíduos gerados na sua produção – o PFAS permanece, acumulando-se no meio ambiente.

A remoção do PFAS do solo e da água é importante para reduzir a exposição a esses produtos químicos e os danos que eles podem causar, incluindo doenças da tireóide e aumento do risco de alguns tipos de câncer.

“Quando você começa a olhar para as estratégias de mitigação, vê muito sobre a remoção de PFAS da água, mas há muito pouco sobre PFAS no solo”, disse Loganathan, pesquisador associado sênior do Departamento de Química da MSU.

"E alguns dos estudos são 'cegos de moléculas'", disse Wilson, John A. Hannah Distinguished Professor de química e cientista do MSU Center for PFAS Research. "Ou seja, eles não estão prestando atenção à química."

Wilson e Loganathan decidiram ajudar a mudar isso realizando as primeiras simulações em nível molecular de interações entre PFAS com um componente do solo, a caulinita.

Para o estudo, a dupla se concentrou em alguns dos produtos químicos PFAS mais prevalentes e problemáticos. Eles escolheram a caulinita do lado do solo porque é um mineral comum do solo, especialmente em Michigan.

Os PFAS são uma preocupação em todos os lugares, mas apresentam um desafio único em Michigan. Michigan tem uma abundância de PFAS, com mais de 200 locais conhecidos contaminados por PFAS. Além disso, a agricultura e os Grandes Lagos são fundamentais para a identidade do estado. Proteger a terra e a água de Michigan é uma meta compartilhada por muitas comunidades, legisladores e empresas do estado.

“Mesmo antes deste trabalho, estávamos indo a grandes reuniões e conversando sobre PFAS com pessoas de diferentes municípios, fazendas, estações de tratamento de águas residuais e muito mais”, disse Wilson. "Muitas pessoas estão procurando soluções."

O estudo foi inspirado por uma empresa de engenharia de Michigan que perguntou a Wilson sobre como o PFAS pode se espalhar no solo e qual a melhor forma de remediar os produtos químicos. Ela não tinha as respostas, mas sabia que Loganathan poderia ajudá-la a começar a encontrar algumas.

Ela o recrutou para participar deste projeto, apoiado pela National Science Foundation. A dupla também teve acesso a recursos computacionais fornecidos pelo National Energy Research Scientific Computing Center e pelo MSU's Institute for Cyber-Enabled Research, ou iCER.

Os resultados das simulações forneceram algumas razões para otimismo em relação à remediação. Por exemplo, alguns dos PFAS que os pesquisadores estudaram tinham cadeias de carbono mais longas servindo como espinha dorsal reunidas na caulinita.

"Idealmente, isso é o que você gostaria. Você gostaria que todos os PFAS fossem agrupados para que você pudesse pegá-los e filtrá-los", disse Wilson. O outro lado é que os PFAS de cadeia mais curta eram menos propensos a se aglomerar, permanecendo mais móveis no solo.

"A mensagem para levar para casa é que nem todos os PFAS se comportam da mesma forma", disse Wilson. "E nem todos os solos se comportam da mesma forma em relação ao PFAS."

"Os componentes do solo desempenham um grande papel", disse Loganathan. “A composição do solo em torno de qualquer local contaminado será crítica para o quão longe os PFAS chegam ao subsolo, onde podem alcançar as águas subterrâneas”.

Embora a ideia de examinar a miríade de combinações de PFAS e componentes do solo seja imponente, os pesquisadores mostraram que sua abordagem computacional é adequada para lidar com a diversidade de problemas inerentes à poluição de PFAS.

"A beleza da química computacional é que você pode estudar tantos sistemas diferentes", disse Wilson, cuja equipe de pesquisa também está examinando as interações de PFAS com proteínas no corpo. Sua equipe também está estudando PFAS em diferentes espécies de peixes com apoio do Great Lakes Fisheries Trust e do Programa Estratégico de Pesquisa e Desenvolvimento Ambiental, que são organizações estaduais e federais, respectivamente, que financiam projetos ambientais. O objetivo, nos projetos de solo e biologia, é revelar interações que possam ajudar a proteger mais pessoas da exposição ao PFAS.

"Tais insights de nível molecular serão incrivelmente importantes para qualquer estratégia de remediação", disse Loganathan.