Eliminando los PFAS del agua: contra los 'químicos permanentes'

Hoy en día, estas sustancias son omnipresentes porque se han utilizado en una amplia gama de productos y procesos cotidianos desde la década de 1940, ya que eran apreciadas por sus propiedades activas en superficie y su capacidad para repeler el agua y las grasas. Su alta estabilidad química y térmica las hace útiles para los equipos de procesamiento de alimentos, en empaquetados, espumas contra incendios, recubrimientos resistentes a las manchas, pinturas, barnices, productos de limpieza y cosméticos como champú, hilo dental, esmalte de uñas y maquillaje. También se usan en múltiples industrias como la construcción, electrónica, automotriz, aeroespacial y química.

Los 'contaminantes eternos' y los problemas de salud asociados

A medida que los riesgos se vuelven más evidentes, los gobiernos europeos han empezado a limitar la exposición a PFAS

Los PFAS no están solo en nuestros productos y procesos industriales; también están en la tierra, en la comida, en el agua y hasta en la sangre. Se han detectado en prácticamente todas las regiones del mundo y, según la Agencia Europea de Medio Ambiente, la mayor parte de la población mundial está expuesta a ellos. Estudios recientes han encontrado que los PFAS han contaminado el agua potable de millones de europeos.

Sin embargo, lo que preocupa a los científicos acerca de estos productos químicos no es solo su propagación como contaminantes, sino que algunos PFAS se han relacionado con cáncer, daño hepático, enfermedad de la tiroides, disfunción del sistema inmunológico, aumento de los niveles de colesterol y otros problemas de salud. En un informe de 2020, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) descubrió que parte de la población europea supera la ingesta semanal tolerable de algunos PFAS: en concreto, de ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS), ácido perfluorooctanoico (PFOA), ácido perfluorononanoico (PFNA) y perfluorohexano sulfonato (PFHxS).

Regulaciones cada vez más estrictas

A medida que los riesgos se vuelven más evidentes, los gobiernos europeos han empezado a limitar la exposición a PFAS para proteger la salud de sus ciudadanos. Lo están logrando a través de restricciones en su uso, además de invertir en detección y remediación. Por ejemplo, de conformidad con el Convenio de Estocolmo, la Unión Europea (UE) impuso restricciones al PFOS hace años. Además, también prohibió el PFOA en 2020, y es probable que vete el PFHxS en los próximos meses.

Más recientemente, la Comisión Europea ha publicado un reglamento que establece los niveles máximos para ciertos PFAS en los alimentos, y en enero de este año la Directiva de Agua Potable de la UE se convirtió en ley, imponiendo nuevos límites en el agua potable. Los Estados miembros tienen dos años a partir de esta fecha para cumplir con esta Directiva. Asimismo, cinco estados miembros de la UE (Dinamarca, Alemania, Países Bajos, Noruega y Suecia) han presentado una propuesta a la Agencia Europea de Sustancias Químicas (ECHA) para restringir los PFAS en virtud del Reglamento de Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Sustancias Químicas (REACH) de la UE.

Cómo eliminar los 'químicos permanentes' del agua

En respuesta a las regulaciones nuevas y futuras, muchas organizaciones gubernamentales y privadas están trabajando con ECT2, una empresa gestionada por Montrose Environmental Group, con la intención de eliminar los PFAS del agua. A pesar de tener margen para cumplir con la directiva, algunas organizaciones e instituciones ya han actuado para remediar la concentración de sustancias químicas, con previsión de que se establezcan nuevos estándares que impliquen responsabilidades o multas.

ECT2 ha estado lidiando con PFAS desde 2013. Sus sistemas de tratamiento personalizables son adecuados para eliminar estos productos químicos de las aguas subterráneas, aguas de proceso, aguas residuales, lixiviados de vertederos y agua potable. Más de 350 de estos sistemas están desplegados o en construcción en todo el mundo, y, en conjunto, han tratado más de 10.000 millones de litros de agua hasta la fecha.

Una de las varias soluciones que ofrece la empresa se llama SORBIX™ PURE, un sistema que utiliza un filtro de cinco micrones para eliminar el material orgánico y dos columnas que, a través de resina especializada, reducen las concentraciones de PFAS por debajo de los niveles de detección. Las resinas sintéticas, compuestas por un esqueleto hidrofóbico neutro, enlaces cruzados de divinilbenceno y sitios de intercambio cargados positivamente, son esencialmente adsorbentes con funcionalidad de intercambio iónico. La cola hidrofóbica de carbono-flúor de una molécula típica de PFAS se adsorbe tanto en la columna vertebral hidrofóbica como en los enlaces cruzados de la resina, y la cabeza de carga negativa de esa molécula es atraída por el intercambio iónico de carga positiva de la resina.

Después de haber utilizado la tecnología de intercambio de iones para atraer y atrapar las moléculas de PFAS, el sistema permite que fluya agua limpia. Esta tecnología, que utiliza una combinación de adsorción e intercambio iónico, produce una capacidad de eliminación de PFAS que es trece veces más efectiva en comparación con otras tecnologías más tradicionales como el carbón activado granular (GAC). SORBIX™ PURE es la tecnología más eficiente del mercado para eliminar estos compuestos, incluidas las moléculas de cadena corta.

Disminución de residuos en la eliminación de PFAS

Un problema clave para las organizaciones que filtran PFAS del agua contaminada es el gran volumen de material que muchas de ellas utilizan para el trabajo. Algunas empresas que usan GAC para eliminar PFAS descubren que tienen que cambiar este carbono varias veces a la semana. Para que sus sistemas sigan siendo efectivos, deben hacerlo de manera continua, lo que da como resultado miles de toneladas de material cargado de 'químicos permanentes' que deben retirar e incinerar. Por ello, una ventaja de usar resina de intercambio iónico es que usa solo una fracción del volumen de material para eliminar la misma cantidad de PFAS.

Para reducir aún más sus desechos y costos, algunas organizaciones utilizan un sistema patentado de ECT2 llamado SORBIX™ RePURE, que permite que la resina saturada con PFAS se regenere en el sitio y se reutilice muchas veces. Este es el único sistema de intercambio iónico regenerable disponible en el mercado. En lugar de requerir que los usuarios retiren y desechen su resina, este sistema utiliza una solución especial para eliminarlos y que esté lista para usarse nuevamente. Además, el sistema destila esta solución, por lo que al igual que la resina, también pueda reutilizarse.

Limpieza y purificación del agua

Los sistemas e instalaciones de ECT2 de tecnología de intercambio iónico remediable han demostrado su eficacia en la eliminación de PFAS durante muchos años y en diferentes partes del mundo. Un ejemplo es de 2014, cuando las investigaciones ambientales en una base de la Real Fuerza Aérea Australiana en Williamtown, Australia, encontraron los 'contaminantes permanentes' en aguas subterráneas y superficiales. El Departamento de Defensa del gobierno australiano decidió actuar para evitar una mayor propagación. Para enfrentarse a este desafío, ECT2 estableció un proceso de tratamiento que primero eliminó los sólidos y otra materia orgánica, y a continuación usó resina de intercambio iónico para eliminar los PFAS. El sistema fue exitoso y las autoridades solicitaron una actualización para administrar más caudal. El sistema ha purificado más de 427 millones de litros de agua superficial sin excedentes desde abril de 2019.

Otro sistema de intercambio de iones de ECT2 está en uso en la antigua Base de las Fuerzas Aéreas de Pease en Portsmouth, EE. UU., donde el PFOA y el PFOS utilizados para actividades de entrenamiento con fuego habían llegado al acuífero regional. La solución de GAC que se usó al principio había generado una gran cantidad de desechos. Cada recipiente duraba solo de dos a tres semanas antes de necesitar un cambio, por lo que el Centro de Ingeniería Civil de la Fuerza Aérea se movió rápidamente para encontrar una alternativa más sostenible. Después de un estudio piloto que comparó SORBIX™ RePURE y GAC bituminoso, el sistema de ECT2 ha tratado más de 130 millones de litros de agua hasta la fecha. Las estimaciones actuales indican que está operando a un factor de concentración aproximado de un millón a uno: es decir, que se genera alrededor de un litro de desechos sólidos por cada millón de litros de agua tratada. Esto se debe en parte a SuperLoading™, un proceso patentado desarrollado por ECT2 que concentra aún más los PFAS recuperados durante los procesos de regeneración y destilación.

Un ejemplo más reciente de tecnología de intercambio iónico en acción es el trabajo que ECT2 está realizando para ayudar a un cliente en Halmstad, Suecia, a remediar el problema en el agua potable. Responsable del suministro público local, la empresa Laholmsbuktens VA se interesó para abordar el problema de PFAS que ha contaminado las aguas subterráneas con el tiempo. Esta empresa también quiere asegurarse de que el sistema cumpla con las regulaciones de la Agencia Sueca de Alimentos, que especifica niveles máximos de PFAS4 de 4 ng/l en agua potable. Sin embargo, al no estar seguros de qué tecnología proporcionaría la forma más rentable de lograrlo, ECT2 inició un proyecto piloto para probar dos sistemas: (1) uno tradicional que utiliza carbón activado granular; y, (2) uno de intercambio iónico de SORBIX™ PURE. La prueba mostró que este segundo tenía una vida útil mucho más larga que el carbón activado, y que su uso da como resultado una menor generación de residuos y menores costos de ciclo de vida para la empresa.

Las tecnologías SORBIX™ PURE y SORBIX™ RePURE de ECT2 tienen el potencial de reducir drásticamente los desechos y los costos asociados con la remediación de PFAS. Además, es probable que aumente la prevalencia de la tecnología regenerativa para el tratamiento de los 'contaminantes eternos' a medida que se implementen nuevas regulaciones para proteger la salud pública.