En un esfuerzo innovador para abordar el problema generalizado de la contaminación del agua potable por PFAS, un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Nueva Jersey (NJIT) ha recibido financiación del programa de Investigación en Desalación y Purificación de Agua del Bureau of Reclamation estadounidense.
Esta beca altamente competitiva, otorgada a solo ocho proyectos de más de ochenta solicitantes, apoya su proyecto innovador titulado en inglés «Enhanced Coagulation for the Removal of Per- and Polyfluoroalkyl Substances using Hydrophobic Ion Pairing Approach Project».
Arjun Venkatesan, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de NJIT y el investigador principal de este trabajo, también lidera un estudio piloto del mismo programa para un proyecto que estudia como mejorar la eliminación de sustancias per- y polifluoroalquiladas hidrofílicas mediante carbón activado granular utilizando emparejamiento iónico hidrofóbico como pretratamiento, que utiliza un enfoque similar para abordar la contaminación por PFAS.
Abordando los retos de la eliminación de PFAS
Las sustancias per- y polifluoroalquiladas (PFAS) representan un reto para los métodos convencionales de tratamiento de agua. Los enlaces carbono-flúor en los PFAS son de los más fuertes en la química, lo que hace que estas sustancias sean extremadamente resistentes a los procesos naturales de degradación.
Esta persistencia significa que los PFAS permanecen en el medio ambiente indefinidamente, acumulándose con el tiempo y representando riesgos para la salud a largo plazo. Los métodos tradicionales de tratamiento, como la filtración con carbón activado granular (GAC), tienen dificultades para eliminar ciertos tipos de PFAS, especialmente las variantes hidrofílicas (de cadena corta).
Las sustancias per- y polifluoroalquiladas (PFAS) representan un reto para los métodos convencionales de tratamiento de agua
«GAC es la tecnología preferida para el tratamiento de PFAS», dijo Venkatesan, quien también es director del Laboratorio de Investigación de Contaminantes Emergentes de NJIT (ECRL). «Sin embargo, no funciona para todos las sustancias PFAS. Los PFAS de cadena larga se eliminan de manera eficiente, pero los PFAS de cadena corta, que también son tóxicos y están regulados, no».
El principal mecanismo de eliminación de PFAS mediante GAC se basa en interacciones hidrófobas, que son ineficaces para los PFAS de cadena corta solubles en agua. Esta laguna en las capacidades de tratamiento requiere soluciones innovadoras para mejorar la calidad del agua y cumplir las normas establecidas por la Agencia de Protección del Medio Ambiente de Estados Unidos (EPA).
Soluciones innovadoras y colaboración
El enfoque novedoso del equipo implica un proceso de pretratamiento que mejora significativamente el rendimiento de los sistemas GAC existentes. Al agregar un químico al agua de entrada que forma complejos hidrofóbicos con moléculas de PFAS, tanto los PFAS de cadena corta como los de cadena larga pueden adsorberse más eficazmente en las superficies de GAC. Este proceso no solo mejora la eficiencia de eliminación, sino que también ofrece una solución rentable que puede implementarse fácilmente en las instalaciones de tratamiento de agua existentes.
La Autoridad del Agua del Condado de Suffolk (SCWA) ha desempeñado un papel crucial en este proyecto al proporcionar acceso a un punto con aguas subterráneas contaminadas para las pruebas piloto. SCWA también ofreció apoyo en especie para la construcción de las columnas de filtración piloto y ensayos adicionales para complementar el estudio de PFAS.
Los resultados preliminares sugieren que el proceso de pretratamiento novedoso podría llevar a mejoras sustanciales en el rendimiento de GAC, mejorando en última instancia la calidad y seguridad del agua.
Con la nueva financiación, el equipo está listo para demostrar el enfoque de pretratamiento novedoso para otro proceso de tratamiento de agua comúnmente empleado llamado coagulación y floculación. La simplicidad y rentabilidad de este enfoque lo hacen una opción viable para una adopción generalizada.
De cara al futuro, el equipo de investigación también está explorando el potencial del enfoque de emparejamiento iónico hidrofóbico para otros contaminantes orgánicos iónicos, lo que indica una amplia aplicabilidad de esta tecnología.
