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Every chemical in the PFAS family was built to last. Per- and polyfluoroalkyl substances, known as “forever chemicals”, do not rot, rust or break down in sunlight or soil. A team led by researchers at Arizona State University has now built a membrane that tears them apart instead of holding them back: over 90 percent of each of six regulated compounds was destroyed during a continuous 58-day trial, according to the study.
Todas las sustancias de la familia PFAS fueron diseñadas para durar. Las sustancias per- y polifluoroalquiladas, conocidas como «químicos eternos», no se pudren, no se oxidan ni se descomponen con la luz solar o en el suelo. Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad Estatal de Arizona ha desarrollado ahora una membrana que las despedaza en lugar de retenerlas: se destruyó más del 90 % de cada uno de los seis compuestos regulados durante una prueba continua de 58 días, según el estudio.
The problem has been that the usual cleanup tools only move the contamination around. Activated carbon filters, ion-exchange resins and reverse osmosis pull PFAS out of drinking water, but they do not destroy it. What remains is concentrated brine and hazardous filters, which facilities bury or incinerate. The chemistry explains why. The carbon-fluorine bond is widely considered the strongest single bond in organic chemistry, and the fluorine atoms wrap the carbon backbone like interlocking armor plates. As Bruce Rittmann, director of the Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology, put it: “There’s really no place to get a start to break it down.”
El problema es que las herramientas habituales de limpieza solo desplazan la contaminación. Los filtros de carbón activado, las resinas de intercambio iónico y la ósmosis inversa extraen los PFAS del agua potable, pero no los destruyen. Lo que queda es una salmuera concentrada y filtros peligrosos, que las instalaciones entierran o incineran. La química lo explica: el enlace carbono-flúor se considera en general el enlace individual más fuerte de la química orgánica, y los átomos de flúor envuelven la cadena de carbono como placas de armadura entrelazadas. Como explicó Bruce Rittmann, director del Centro Swette de Biotecnología Ambiental Biodesign: «Realmente no hay ningún punto por donde empezar a descomponerlo».
The team’s answer is a hollow fiber membrane, a bundle of microscopic straws lined on the outside with palladium nanoparticles. Pressurized hydrogen gas flows through the centre of the straws and diffuses outward until it meets the palladium, which splits paired hydrogen molecules into highly reactive single atoms. PFAS molecules in the surrounding water attach to the same metal surface, so the reactive hydrogen and the pollutant meet there. The hydrogen strips away the fluorine armor, and the molecule breaks down into harmless components. In the trial, 83 percent of the total fluorine was removed.
La respuesta del equipo es una membrana de fibra hueca, un haz de microscópicos tubitos recubiertos por fuera de nanopartículas de paladio. El hidrógeno gaseoso a presión fluye por el centro de los tubos y se difunde hacia fuera hasta encontrarse con el paladio, que separa las moléculas de hidrógeno emparejadas en átomos individuales altamente reactivos. Las moléculas de PFAS del agua circundante se adhieren a la misma superficie metálica, de modo que el hidrógeno reactivo y el contaminante se encuentran allí. El hidrógeno arranca la armadura de flúor y la molécula se descompone en componentes inofensivos. En la prueba, se eliminó el 83 % del flúor total.
For the people who drink from wells near military bases, municipal landfills, airports and wastewater plants, the arrival of a method that destroys rather than traps could change what a filter has to do. PFAS already reach crops, livestock and human tissue, and exposure has been linked to kidney cancer, thyroid disease, immune dysfunction and developmental delays. The technology is not yet ready for city water systems. The sources cite one main barrier: the palladium, which trades at roughly $50,000 per kilogram, must be used in smaller quantities to make the process affordable. The likeliest path is to pair the reactor with existing filtration, which would concentrate contaminated water first so that the catalytic system only treats the smaller, more concentrated waste stream. No deployment date has been announced.
Para las personas que beben de pozos cercanos a bases militares, vertederos municipales, aeropuertos y plantas de depuración, la llegada de un método que destruye en lugar de atrapar podría cambiar lo que debe hacer un filtro. Los PFAS ya llegan a los cultivos, al ganado y a los tejidos humanos, y la exposición se ha relacionado con cáncer de riñón, enfermedades de tiroides, disfunción inmunitaria y retrasos en el desarrollo. La tecnología todavía no está lista para los sistemas de agua de las ciudades. Las fuentes citan una barrera principal: el paladio, que se cotiza en torno a los 50.000 dólares por kilogramo, debe usarse en cantidades menores para que el proceso sea asequible. La vía más probable es combinar el reactor con la filtración existente, que primero concentraría el agua contaminada para que el sistema catalítico solo trate el flujo de residuos, más pequeño y concentrado. No se ha anunciado ninguna fecha de despliegue.
A method that works on the whole family of compounds, not just one, is what makes this result more than a laboratory curiosity. The next step is to cut the palladium bill and show the same performance outside a single study.
Un método que funciona con toda la familia de compuestos, y no solo con uno, es lo que hace que este resultado sea más que una curiosidad de laboratorio. El siguiente paso es reducir la factura del paladio y demostrar el mismo rendimiento más allá de un único estudio.