Desarrollan un nuevo método de electrocatálisis para eliminar PFAS del agua

Un enfoque novedoso que utiliza nanomateriales fabricados con láser a partir de metales no preciosos podría sentar las bases para técnicas de remediación escalables a nivel mundial.

Científicos de la Universidad de Rochester, en Estados Unidos, han desarrollado nuevos métodos electroquímicos para descontaminar «sustancias químicas eternas» presentes en la ropa, los envases de alimentos, las espumas contra incendios y otros muchos productos. Un nuevo estudio publicado en Journal of Catalysis describe los nanocatalizadores desarrollados para eliminar las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, conocidas como PFAS.

Los investigadores, dirigidos por la catedrática adjunta de Ingeniería Química Astrid Müller, se centraron en un tipo específico de PFAS llamado sulfonato de perfluorooctano (PFOS), que en su día se utilizó ampliamente en productos resistentes a las manchas, pero que ahora está prohibido en gran parte del mundo por sus perjuicios para la salud humana y animal. Los PFOS siguen estando muy extendidos y son persistentes en el medio ambiente a pesar de que fabricantes de todo el mundo los eliminaron a principios de la década de 2000, y siguen apareciendo en los suministros de agua.

Müller y su equipo de estudiantes de doctorado en ciencias de los materiales crearon los nanocatalizadores utilizando una combinación de conocimientos en láseres ultrarrápidos, ciencia de los materiales, química e ingeniería química.

«Gracias al láser pulsado en la síntesis líquida, podemos controlar la química de la superficie de estos catalizadores de una forma que no es posible con los métodos tradicionales de química húmeda», explica Müller. «Se puede controlar el tamaño de las nanopartículas resultantes a través de la interacción luz-materia, básicamente volándolas en pedazos».

A continuación, los científicos adhieren las nanopartículas a papel de carbono que es hidrófilo, es decir, atrae las moléculas de agua. Esto proporciona un sustrato barato con una gran superficie. Utilizando hidróxido de litio a altas concentraciones, desfluoraron por completo los PFOS.

Müller afirma que, para que el proceso funcione a gran escala, tendrán que tratar al menos un metro cúbico cada vez. Lo más importante es que su novedoso método utiliza metales no preciosos, a diferencia de los métodos actuales, que requieren diamante dopado con boro. Según sus cálculos, el nuevo método es casi 100 veces más barato.

Aprovechar las sustancias químicas PFAS de forma sostenible

En futuros estudios, Müller espera entender por qué el hidróxido de litio funciona tan bien y si se pueden sustituir por materiales aún más baratos y abundantes para reducir aún más el coste. También quiere aplicar el método a una serie de sustancias químicas PFAS que siguen siendo de uso frecuente pero que se han relacionado con problemas de salud que van desde el desarrollo en bebés hasta el cáncer de riñón.

Müller afirma que, a pesar de los problemas que plantean, la prohibición total de todas las sustancias y productos químicos PFAS no es práctica debido a su utilidad no sólo en los productos de consumo, sino también en las tecnologías ecológicas.

«Yo diría que, al final, muchos de los esfuerzos de descarbonización -desde las bombas de calor geotérmicas hasta la refrigeración eficiente o las células solares- dependen de la disponibilidad de PFAS», afirma Müller. «Creo que es posible utilizar los PFAS de forma circular y sostenible si podemos aprovechar las soluciones electrocatalíticas para romper los enlaces de fluorocarbono y volver a sacar el fluoruro de forma segura sin verterlo al medio ambiente».

Aunque la comercialización está aún muy lejos, Müller ha presentado una patente y prevé que se utilice en instalaciones de tratamiento de aguas residuales y por empresas para limpiar lugares contaminados donde antes se producían estos productos químicos.

También lo considera una cuestión de justicia social. «A menudo, en las zonas con menos ingresos del planeta hay más contaminación«, explica Müller. «Una ventaja del enfoque electrocatalítico es que se puede usar de forma distribuida con una huella pequeña usando electricidad de paneles solares».