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Novo método para degradar ‘produtos químicos eternos’ (PFAS) é considerado eficaz em laboratório

Fonte

UNSW | Universidade de Nova Gales do Sul

Data

quarta-feira, 26 junho 2024 17:10

Áreas

Biotecnologia. Ciência Ambiental. Ecologia. Embalagens. Engenharia Ambiental. Gestão Ambiental. Gestão de Resíduos. Materiais. Monitoramento Ambiental. Qualidade da Água. Química. Saneamento. Saúde. Sociedade. Tecnologias. Toxicologia.

Substâncias per e polifluoroalquiladas (PFAS) são conhecidas como ‘produtos químicos eternos’ porque são notoriamente resistentes à degradação. Devido à sua estrutura química estável, os PFAS — encontrados em milhares de variantes — são usados ​​em embalagens de alimentos resistentes a óleo e graxa, utensílios de cozinha antiaderentes, cosméticos, roupas e espumas de combate a incêndio.

Os produtos químicos são tão difundidos que se infiltraram em fontes de água e no solo. De fato, relatórios recentes descobriram que grande parte dos nossos recursos hídricos globais excedem os limites de consumo de PFAS e as preocupações com seus impactos ambientais e de saúde têm aumentado constantemente.

Apesar dos esforços contínuos para desenvolver maneiras de degradar as PFAS, os métodos atuais são limitados pela falta de processos eficientes, escaláveis ​​e ecologicamente corretos.

Recentemente, uma equipe de cientistas da Escola de Química da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW), na Austrália, projetou um sistema catalisador que pode ativar uma reação para quebrar tipos comuns de PFAS ramificados. O novo método, desenvolvido pelo Dr. Jun Sun e pelo professor Dr. Naresh Kumar e publicado recentemente na revista científica Water Research, promete uma remediação de PFAS mais eficiente e sustentável no futuro.

Trabalhando em conjunto com o professor Dr. Denis O’Carroll, professor Dr. Michael Manefield e Dr. Matthew Lee, pesquisadores da Escola de Engenharia Civil e Ambiental da UNSW, e com um financiamento de $ 3 milhões (cerca de R$ 11 milhões) do Conselho de Pesquisa Australiano em 2019, a equipe projetou um sistema catalisador que pode desempenhar um papel fundamental na solução dos problemas causados por substâncias PFAS.

“Devido à sua natureza robusta, aplicação simples e custo-efetividade, o novo sistema que desenvolvemos mostra uma remediação de PFAS bem-sucedida em laboratório, que esperamos testar em uma escala maior”, disse o Dr. Jun Sun, primeiro autor do artigo.

Desenvolvendo um catalisador eficaz

Metais nano zero-valentes (nZVMs) são um tipo de agente redutor químico ecológico que os cientistas têm usado extensivamente por décadas no tratamento de águas subterrâneas e solos contaminados com compostos clorados, usando um processo de descloração.

Apesar de seu potencial, como a remoção de metais pesados ​​de águas subterrâneas, tem havido uma falta de pesquisa sobre a desfluoração de PFAS usando nZVMs, em grande parte devido à falta de catalisadores apropriados necessários para ativar a reação.

Estudos anteriores indicam que o PFAS pode ser degradado usando zinco nano zero-valente e o catalisador natural vitamina B12, uma vitamina solúvel em água presente na dieta humana diária. Mas, novamente, o processo foi considerado lento e ineficiente.

“Inspirados pelo fato de que a B12 tem o potencial de catalisar essa reação, queríamos sintetizar um catalisador que espelhasse o formato de anel exclusivo da B12, o que fizemos usando uma estrutura conhecida como anel de porfirina”, disse o Dr. Sun.

Testando seu método em dois tipos comuns de PFAS – PFOS ramificado e PFOA – o professor Naresh Kumar e o Dr. Sun misturaram os produtos químicos PFAS com nZVMs e o anel de porfirina em uma solução tampão e mediram a quebra do PFAS.

“Fizemos isso acompanhando a quantidade de flúor liberada à medida que essas fortes ligações carbono-flúor são quebradas”, disse o Dr. Sun. “Então, simplesmente medindo a quantidade de íon flúor que é produzido pela reação, podemos dizer quanto do PFAS foi degradado. Também comparamos esses resultados com os catalisadores B12 existentes e descobrimos que o anel de porfirina de cobalto que usamos foi mais eficiente e rápido na degradação de PFAS ramificados”, destacou o Dr. Jun Sun.

Os resultados deste último estudo revelaram que, em cinco horas, aproximadamente 75% do flúor foi liberado de PFOS ramificados e PFOA, reduzindo significativamente a quantidade de PFAS na solução. Enquanto isso, o sistema de catalisador baseado em B12 mostrou apenas menos de 8% de desfluoração em cinco horas.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Nova Gales do Sul (em inglês).

Fonte: Lilly Matson, UNSW. Imagem: espuma contendo PFAS ao longo da costa do Rio Huron, em Michigan (EUA). Fonte: MountainFae via Wikimedia Commons.