Remediação de substâncias per- e polifluoroalquílicas

Tradução e ampliação a partir de: 

en.wikipedia.org - Remediation of per- and polyfluoroalkyl substances 

A remediação de substâncias perfluoroalquílicas e polifluoroalquílicas refere-se à destruição ou remoção de substâncias perfluoroalquílicas e polifluoroalquílicas (PFASs) do meio ambiente. Os PFASs são um grupo de compostos organofluorados sintéticos, utilizados em diversos produtos, como panelas antiaderentes e espumas anti-incêndio, que têm despertado grande preocupação como poluentes orgânicos persistentes. Por serem onipresentes e apresentarem efeitos adversos, grande interesse tem se concentrado em sua remoção.

Os PFASs são, por natureza, altamente estáveis. Frequentemente ocorrem como soluções extremamente diluídas (ppm a ppb).[Fromme, 2009] Esses fatores – resiliência e diluição – tornam a remediação extremamente desafiadora. No entanto, diversos métodos estão sendo testados, incluindo sonólise, oxidação eletroquímica, processos avançados de oxidação, bem como o uso de enzimas oxidativas (como peroxidase e lacase).[Hu, 2024] Todos esses métodos promovem a formação de radicais hidroxila ou outros agentes oxidantes que podem oxidar os PFAS e quebrar suas ligações C-C.[Kucharzyk, 2017; Wanninayake, 2021] No entanto, a remediação de PFAS depende do meio ambiente onde esses compostos residem. Por exemplo, o tratamento de solo, biossólidos e água contaminados não é o mesmo, e uma abordagem baseada em risco pode ser recomendada para a remediação.[GOV.AU, 2024; GOV.AU, 2024B] 

Um quadro geral das fontes, efeitos e técnicas de remediação dos PFAS.[Thapa, 2024] 

Destruição

Tanto a abordagem oxidativa quanto a redutiva podem ser utilizadas para destruir PFASs. A oxidação do ácido perfluorooctanossulfônico (PFOS), como um exemplo proeminente, é descrita a seguir:

C8F17SO3H + 8 H2O + 4 O2 → 17 HF + 8 CO2 + SO3

O desafio implícito nessa abordagem é que os PFASs têm sido usados ​​em espumas formadoras de película aquosa (AFFF) porque, além de formarem espumas, resistem à oxidação.[Darlington, 2018] 

Para os ácidos perfluorocarboxílicos, como o ácido perfluorooctanoico (PFOA), a descarboxilação foi identificada como uma possível via para sua eventual degradação.[Trang, 2022] 

C8F17CO2− → C6F13CF=CF2 + F− + CO2

Nenhuma tecnologia de remediação é aplicável às concentrações e meios do mundo real.

Adsorção 

Por meio do processo de adsorção, os PFASs podem, em princípio, ser concentrados para facilitar sua remoção física do ambiente.

A adsorção é geralmente mais eficiente em ambientes ácidos e com mesoporos. Carvões como o carvão ativado e o biochar têm uma área superficial específica muito alta e são apolares, permitindo que interajam com a cauda hidrofóbica das moléculas de PFAS. Eles também podem ser regenerados por meio de diferentes métodos, como tratamento térmico, regeneração assistida por micro-ondas e com diferentes solventes.[Baghirzade, 2021; Gagliano, 2021; Siriwardena, 2021] Resinas de troca aniônica, estruturas metal-orgânicas e hidróxidos duplos lamelares também podem ser usados ​​para a adsorção de PFAS (o PFAS pode se tornar um ânion ao perder um hidrogênio de sua cabeça). In situ, a adsorção é menos eficaz devido à presença de outros poluentes na água.[Lei, 2023] Portanto, essa área oferece mais oportunidades para pesquisas potenciais.

 

Metodologias híbridas

Diversas metodologias "híbridas" foram descritas para o tratamento de PFAS,[Loganathan, 2024] como nanofiltração combinada com oxidação eletroquímica, biocarvão com íons de valência zero, adsorção de GAC e mineralização térmica.[Lu, 2020] 

De vários métodos biológicos híbridos, a digestão anaeróbica termofílica pode ser combinada por adsorção com carvão ativado para remover até 61% de PFAS do lodo de esgoto.[Deligiannis, 2020]

Regeneração

Grânulos ou partículas de carvão ativado podem passar por regeneração térmica e reutilizar a superfície, decompondo simultaneamente o PFAS. No entanto, vários produtos nocivos podem ser produzidos como resultado, como o tetrafluorometano, um forte gás de efeito estufa, e o processo de aquecimento é caro. Enquanto isso, a regeneração com um solvente não decompõe o PFAS, sendo necessário um tratamento adicional dos resíduos.[Wanninayake, 2021; Lei, 2023] 

Osmose reversa

A osmose reversa e a nanofiltração separam eficazmente os PFAS, mas normalmente são muito caras para serem soluções viáveis.[Wanninayake, 2021; Lei, 2023] 

Referências

Baghirzade, Busra (April 21, 2021). "Thermal Regeneration of Spent Granular Activated Carbon Presents an Opportunity to Break the Forever PFAS Cycle". Environmental Science & Technology. 55 (5608−5619): 5608–5619. doi:10.1021/acs.est.0c08224. PMID 33881842. 

Deligiannis, Michalis; Gkalipidou, Evdokia; Gatidou, Georgia; Kostakis, Marios G.; Triantafyllos Gerokonstantis, Dimitrios; Arvaniti, Olga S.; Thomaidis, Nikolaos S.; Vyrides, Ioannis; Hale, Sarah E. (August 2024). "Study on the fate of per- and polyfluoroalkyl substances during thermophilic anaerobic digestion of sewage sludge and the role of granular activated carbon addition". Bioresource Technology. 406: 131013. doi:10.1016/j.biortech.2024.131013. hdl:11250/3141527. ISSN 0960-8524. PMID 38901748. 

Darlington, R.; Barth, E.; McKernan, J. (2018). "The Challenges of PFAS Remediation". The Military Engineer. 110 (712): 58–60. PMC 5954436. PMID 29780177. 

 

Fromme H, Tittlemier SA, Völkel W, Wilhelm M, Twardella D (May 2009). "Perfluorinated compounds—exposure assessment for the general population in Western countries". Int. J. Hyg. Environ. Health. 212 (3): 239–70. Bibcode:2009IJHEH.212..239F. doi:10.1016/j.ijheh.2008.04.007. PMID 18565792. 

Gagliano, Erica (15 June 2021). "Microwave regeneration of granular activated carbon saturated with PFAS". Water Research. 198 (117121). doi:10.1016/j.watres.2021.117121.
 

GOV.AU (2024) Australian Defence. "Defence approach to PFAS management". Retrieved 26 September 2024. 

GOV.AU (2024B) Heads of EPAs of Australia and New Zealand. "PFAS National Environmental Management Plan 2.0". Retrieved 26 September 2024. 

Hu M, Scott C (April 2024). "Toward the development of a molecular toolkit for the microbial remediation of per-and polyfluoroalkyl substances". Appl. Environ. Microbiol. 90 (4): e0015724. doi:10.1128/aem.00157-24. PMC 11022551. PMID 38477530. 

Kucharzyk, Katarzyna H.; Darlington, Ramona; Benotti, Mark; Deeb, Rula; Hawley, Elisabeth (15 December 2017). "Novel treatment technologies for PFAS compounds: A critical review". Journal of Environmental Management. 204 (Pt 2): 757–764. doi:10.1016/j.jenvman.2017.08.016. ISSN 0301-4797. PMID 28818342. 

Lei, Xiaobo; Lian, Qiyu; Zhang, Xu; Karsili, Tolga K.; Holmes, William; Chen, Yushun; Zappi, Mark E.; Gang, Daniel Dianchen (15 March 2023). "A review of PFAS adsorption from aqueous solutions: Current approaches, engineering applications, challenges, and opportunities". Environmental Pollution. 321. doi:10.1016/j.envpol.2023.121138. ISSN 0269-7491. PMID 36702432.

Loganathan, Paripurnanda (19 March 2024). "Treatment Trends and Hybrid Methods for the Removal of Polyand Perfluoroalkyl Substances from Water—A Review". Applied Sciences. 14 (2574): 2574. doi:10.3390/app14062574.

Lu, Dingnan (15 March 2020). "Treatment train approaches for the remediation of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS): A critical review". Journal of Hazardous Materials. 386 (121963). doi:10.1016/j.jhazmat.2019.121963.

Siriwardena, Dinusha (2 April 2021). "Regeneration of per- and polyfluoroalkyl substance-laden granular activated carbon using a solvent based technology". Journal of Environmental Management. 289 (112439). doi:10.1016/j.jenvman.2021.112439. PMID 33819657. 

Thapa, Bhim Sen; Pandit, Soumya; Mishra, Rahul Kumar; Joshi, Sanket; Idris, Abubakr M.; Tusher, Tanmoy Roy (2024) Emergence of per- and poly-fluoroalkyl substances (PFAS) and advances in the remediation strategies, Science of The Total Environment, Volume 916, 2024, 170142, ISSN 0048-9697, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170142. 

Trang, Brittany; Li, Yuli; Xue, Xiao-Song; Ateia, Mohamed; Houk, K. N.; Dichtel, William R. (2022). "Low-temperature mineralization of perfluorocarboxylic acids". Science. 377 (6608): 839–845. Bibcode:2022Sci...377..839T. doi:10.1126/science.abm8868. PMID 35981038.

 

Wanninayake, Dushanthi M. (1 April 2021). "Comparison of currently available PFAS remediation technologies in water: A review". Journal of Environmental Management. 283. doi:10.1016/j.jenvman.2021.111977. ISSN 0301-4797. PMID 33517051. S2CID 231766709. 

 

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