Eunsung Kan, Ph.D., professore associato e ingegnere biologico di AgriLife Research presso il Dipartimento di ingegneria biologica e agricola del Texas A&M, ha pubblicato uno studio incentrato sulla comprensione fondamentale del trattamento biologico dei rifiuti contenenti sostanze per- e polifluoroalchiliche, o PFAS, che sono difficili da degradare con mezzi biologici.

I PFAS si trovano in una varietà di sostanze chimiche sintetiche utilizzate in una vasta gamma di settori che producono innumerevoli prodotti tra cui elettrodomestici, schiume, tessuti e imballaggi alimentari.

"Crediamo che questo studio aiuti a rispondere a domande fondamentali sugli inquinanti difficili da rimuovere o degradare", ha affermato Kan. "I PFAS rappresentano una sfida che potrebbe avere un impatto sulla sostenibilità e sulla salute a lungo termine. Ciò rende questo tipo di ricerca incredibilmente importante e di grande impatto."

Gestione dei PFAS difficili

Lo studio di Kan, "Effetti dell'acido perfluoroottanoico e dell'acido perfluoroottano solfonico sulla struttura della comunità microbica durante la digestione anaerobica", appare in Bioresource Technology . Gli esperimenti principali sono stati condotti dal ricercatore post-dottorato di Kan, Gyucheol Choi, Ph.D., nel laboratorio di Kan.

Kan ha sede presso il Texas A&M AgriLife Center a Stephenville. La sua ricerca si concentra sulla conversione dei rifiuti agricoli, compreso il letame e i residui colturali, in biocarburanti, bioprodotti e biochar per la sostenibilità agricola, ambientale ed energetica.

Poiché i PFAS sono difficili da degradare, vi è grande preoccupazione che l’accumulo di composti PFAS tossici possa avere un impatto sulla qualità del suolo e dell’acqua e, di conseguenza, sulla salute umana, vegetale e animale. Le attuali tecniche fisiche e chimiche utilizzate per il trattamento PFAS nelle acque reflue e nei rifiuti solidi richiedono elevati livelli di energia e sostanze chimiche. Questi metodi di trattamento sono costosi e non degradano completamente i PFAS.

Kan ha affermato che questa mancanza di degradazione dei PFAS è un problema serio per i sistemi esistenti, che producono fanghi contenenti composti PFAS. I fanghi vengono poi portati in discarica, ma si teme che questi inquinanti possano penetrare nell'ambiente circostante o nei bacini idrografici a causa di un evento di pioggia.

La maggior parte dei rifiuti solidi e dei fanghi delle acque reflue viene trattata attraverso mezzi biologici chiamati digestione anaerobica o AD. Le complesse comunità microbiche nei sistemi AD scompongono e trasformano i rifiuti solidi in biogas mentre i fanghi non digeriti vengono smaltiti o applicati al terreno.

Lo studio ha mostrato come due composti PFAS comunemente noti e difficili da degradare – l’acido perfluoroottanoico, PFOA e l’acido perfluorottano solfonico, PFOS – vengono degradati dai sistemi AD. I ricercatori hanno anche cercato di comprendere gli effetti delle sostanze chimiche sulle comunità microbiche.

Kan ritiene che lo studio aiuterà a guidare la progettazione di sistemi AD che utilizzano varie tecnologie per affrontare in modo olistico i PFAS ostinati.

"Degradare i PFAS utilizzando mezzi diversi, tra cui alte temperature, alta pressione e alte dosi di sostanze chimiche, non è realmente pratico", ha affermato. "La motivazione era quella di trovare un modo economicamente vantaggioso per degradare queste 'sostanze chimiche eterne' per evitare che si accumulino nel suolo e nell'acqua. È importante, sulla base dei risultati, creare un sistema di trattamento più completo."

Lo studio si è concentrato su due sostanze chimiche PFAS comuni e difficili

Gli esperimenti di Choi hanno scoperto che la digestione anaerobica era fortemente inibita e le comunità microbiche venivano influenzate negativamente dalla presenza del PFOA, soprattutto con l'aumento delle concentrazioni di PFOA.

Sebbene tutti i composti PFAS siano difficili da degradare, i risultati di questo studio evidenziano i diversi gradi di difficoltà e tossicità tra le singole sostanze chimiche. Rispetto al PFOA, il PFOS ha avuto un impatto minimo sull’efficienza dell’AD e sulle comunità microbiche, con una riduzione solo del 7% ad alte concentrazioni. Il processo AD è stato in grado di degradare il PFOS del 30%–80%, a seconda delle concentrazioni di inquinanti, mentre non si è verificata alcuna degradazione del PFOA.

Questi dati raccolti durante lo studio costituiscono informazioni fondamentali che gli scienziati possono utilizzare in ulteriori ricerche e per orientare la progettazione di tecnologie di trattamento dei rifiuti, delle acque reflue e delle acque necessarie per degradare completamente i PFAS prima che vengano introdotti nell'ambiente.

"Questo studio ha dimostrato che dobbiamo ripensare il modo in cui trattiamo questi specifici composti PFAS", ha affermato Kan. "Ad esempio, potrebbero esserci combinazioni di altre tecnologie (calore, luce solare, sostanze chimiche) per aiutare questi sistemi AD a degradare gli inquinanti in modi più efficienti e a ridurre la possibilità che entrino nell'ambiente."