Un gruppo di sostanze chimiche industriali noto con il termine abbreviato "PFAS" si è infiltrato nelle zone più remote del nostro pianeta con un significato che gli scienziati stanno appena iniziando a capire.

I PFAS—sostanze per- e polifluoroalchiliche—sono composti di fluoro prodotti dall'uomo che ci hanno fornito rivestimenti antiaderenti, lucidi, cere, prodotti per la pulizia e schiume antincendio utilizzati negli aeroporti e nelle basi militari. Sono in beni di consumo come tappeti, pittura murale, sacchetti di popcorn e scarpe idrorepellenti, e sono essenziali nel settore aerospaziale, settore automobilistico, telecomunicazioni, archivio dati, industrie elettroniche e sanitarie.

Il legame chimico carbonio-fluoro, tra i più forti della natura, è la ragione del grande successo di queste sostanze chimiche, così come le immense sfide ambientali che hanno causato dagli anni '40. Residui di PFAS sono stati trovati in alcune delle fonti d'acqua più incontaminate, e nel tessuto degli orsi polari. La scienza e l'industria sono chiamate a ripulire queste sostanze chimiche persistenti, alcuni dei quali, in determinate quantità, sono stati collegati a effetti negativi sulla salute per l'uomo e gli animali.

Tra coloro che risolvono questo problema enormemente difficile ci sono gli ingegneri della Walter Scott, Jr. College of Engineering presso la Colorado State University. La CSU è una delle poche istituzioni con l'esperienza e la strumentazione sofisticata per studiare i PFAS rilevandone la presenza in tracce inimmaginabili.

Ora, Gli ingegneri della CSU guidati da Jens Blotevogel, professore a contratto di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, hanno pubblicato una nuova serie di esperimenti che affrontano un particolare composto PFAS chiamato acido dimero di ossido di esafluoropropilene, meglio conosciuto con il suo nome commerciale, GenX. La chimica, e altri processi di polimerizzazione che utilizzano sostanze chimiche simili, sono in uso da circa un decennio. Sono stati sviluppati in sostituzione dei vecchi prodotti chimici PFAS noti come composti "C8" che erano, e sono tuttora, particolarmente persistenti nell'acqua e nel suolo, e molto difficili da ripulire (da qui il loro soprannome, "prodotti chimici per sempre").

GenX è diventato un nome familiare nell'area del bacino di Cape Fear della Carolina del Nord, dove è stato scoperto nell'acqua potabile locale alcuni anni fa. La società responsabile, Chemours, si è impegnata a ridurre del 99,99% le emissioni di sostanze chimiche organiche fluorurate nelle emissioni atmosferiche locali, e le emissioni nell'aria e nell'acqua delle sue operazioni globali di almeno il 99% entro il 2030. Negli ultimi anni, Chemours ha anche finanziato il team di Blotevogel alla CSU mentre testano metodi innovativi che aiuterebbero l'ambiente e assistono gli obblighi di pulizia legacy dell'azienda.

Scrivendo in Scienze e tecnologie ambientali , Blotevogel ha collaborato con Tiezheng Tong, professore associato di ingegneria civile e ambientale, per dimostrare un efficace "treno di trattamento" che combina più tecnologie per isolare e distruggere con precisione i residui di GenX nell'acqua.

Una delle pratiche attuali per il trattamento dell'acqua contaminata da GenX è l'incenerimento ad alta temperatura, un processo "eccessivamente costoso, "Secondo i ricercatori, e molto dispendioso per il recupero di acqua ed energia. "Funziona, "Blotevogel ha detto, "ma non è sostenibile".

I ricercatori stanno offrendo una soluzione migliore. Tong, uno dei maggiori esperti in filtrazione a membrana e metodi di desalinizzazione per i rischi ambientali, ha impiegato una membrana di nanofiltrazione con dimensioni dei pori appropriate per filtrare il 99,5% dei composti GenX disciolti. Una volta generato quel flusso di rifiuti concentrato, i ricercatori hanno dimostrato che l'ossidazione elettrochimica, che Blotevogel considera una delle tecnologie più praticabili per la pulizia distruttiva di PFAS, può quindi abbattere i rifiuti in prodotti innocui.

Attualmente, le aziende possono anche utilizzare diverse misure per rimuovere i PFAS dall'acqua a livelli accettabili:adsorbimento su carbone attivo, scambio ionico, e osmosi inversa. Sebbene tutte e tre queste tecnologie possano essere altamente efficaci, non provocano direttamente la distruzione dei composti PFAS, disse Blotevogel.

La soluzione alternativa del trattamento elettrochimico dei ricercatori della CSU utilizza elettrodi per trasformare chimicamente i PFAS in composti più benigni. Il laboratorio di Blotevogel ha dimostrato diversi sforzi di decontaminazione su scala pilota di successo, e sta lavorando per continuare a ottimizzare le proprie metodologie. In combinazione con il sistema di nanofiltrazione di Tong, il flusso di rifiuti sarebbe diretto e concentrato, risparmiando denaro alle aziende e riducendo l'impronta di carbonio dell'intero processo.

I ricercatori sperano di continuare a lavorare insieme per perfezionare il loro processo, Per esempio, testando diversi tipi di membrane filtranti per determinare i materiali e il design più ottimali.