Eliminación de la contaminación por PFAS con calentamiento por inducción térmica

Personal de sólidos a granel en polvo | 19 de julio de 2023

Investigadores de la Universidad de Missouri idearon un nuevo método que utiliza calentamiento por inducción térmica para descomponer rápidamente los PFAS que quedan en la superficie de dos materiales sólidos (carbón activado granular y resinas de intercambio aniónico) después de que los materiales se hayan utilizado para filtrar los PFAS de los sistemas de agua municipales.

El Dr. Feng “Frank” Xiao, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Missouri, y sus colegas han estado trabajando en el tratamiento térmico durante un tiempo, que probablemente sea el primer tratamiento utilizado en el mundo. en este proceso.

El estudio, "Transición de fase térmica y degradación rápida de sustancias químicas permanentes (PFAS) en medios gastados mediante calentamiento por inducción", se publicó en la revista de la Sociedad Química Estadounidense, ACS ES&T Engineering.

Dr. Feng “Frank” Xiao, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Missouri.

"Dado que el grupo de productos químicos conocidos como PFAS generalmente resiste la degradación, plantean desafíos considerables para los procesos de tratamiento establecidos, incluidas las prácticas de eliminación de desechos de materiales utilizados como filtros como el carbón activado granular y las resinas de intercambio aniónico", dijo Xiao.

Los PFAS se pueden filtrar del agua mediante absorbentes, pero la eliminación de absorbentes usados ​​o “gastados” crea problemas de contaminación ambiental. El objetivo del equipo es limpiar los materiales antes de desecharlos adecuadamente.

El método se basa en el efecto de calentamiento Joule, que utiliza el proceso de inducción electromagnética dentro de un reactor metálico. Produjo una degradación del 98 % de las PFAS en la superficie de absorbentes como carbón activado granular y resinas de intercambio aniónico después de solo 20 segundos, lo que hace que este proceso sea altamente eficiente desde el punto de vista energético y más rápido que los métodos convencionales.

Sin embargo, existen inconvenientes. Si la temperatura no es lo suficientemente alta, los PFAS formarán otros productos. Estos se crean durante este proceso: especies fluoradas orgánicas y fluoruro de hidrógeno. Si bien se considera tóxico consumirlos por vía respiratoria o ingestión, Xiao tiene una solución.

"Si los productos fluorados orgánicos gaseosos no se degradan durante el calentamiento por inducción, será necesario un tratamiento de reducción para eliminarlos o degradarlos", dijo Xiao. “Sin embargo, según mis estudios anteriores, algunos de estos productos pueden ser degradables mediante calentamiento térmico regular. enfoques. Simultáneamente, se aumenta la generación de fluoruro de hidrógeno, lo cual es deseable porque significa una mayor mineralización o descomposición de las PFAS. Hemos descubierto que el fluoruro de hidrógeno se puede eliminar simplemente usando arcilla o tierra a temperaturas moderadas”.

Xiao dijo que los compuestos orgánicos son más difíciles de eliminar. “Necesitamos más información para hacer eso. Pero creo que tenemos una idea. Y los resultados hasta ahora son prometedores para lograr una desmineralización del 100% y lograr una formación no nula sino mínima de subproductos orgánicos”.

El grupo de investigación de Xiao fue el primero en el mundo en demostrar la degradación de sustancias químicas permanentes a temperaturas tan bajas como 150 °C en tres artículos publicados entre 2019 y 2021. El tratamiento térmico se ha convertido ahora en una de las tecnologías más prometedoras para degradar completamente las sustancias químicas permanentes.

En otro proyecto, demostró cómo descomponer los PFAS en el suelo insertando calor extremo. En un artículo publicado en 2022, Xiao descubrió que calentar la temperatura del suelo a 500 grados durante solo 30 minutos degradaba el 99% de todos los PFAS.

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