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(noticias nanowerk) Los científicos de la Universidad de Rochester han desarrollado nuevos enfoques electroquímicos para eliminar la contaminación de los «químicos perpetuos» que se encuentran en la ropa, los envases de alimentos, la espuma contra incendios y una variedad de otros productos. un nuevo Revista de catálisis El estudio «Desfluoración electrocatalítica completa de sulfonato de perfluorooctano en solución acuosa con materiales base» describe nanocatalizadores que se desarrollaron para la remediación de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, las llamadas PFAS.
Los investigadores, dirigidos por Astrid Müller, profesora asistente de ingeniería química, se centraron en un tipo específico de PFAS llamado sulfonato de perfluorooctano (PFOS), que alguna vez se usó ampliamente en productos repelentes de manchas pero que ahora está prohibido en gran parte del mundo debido a su Nocividad para la salud humana y animal. Aunque los fabricantes estadounidenses eliminaron gradualmente el PFOS a principios de la década de 2000, todavía está muy extendido y es persistente en el medio ambiente y sigue apareciendo en los suministros de agua.
Müller y su equipo de estudiantes graduados en ciencias de materiales desarrollaron los nanocatalizadores utilizando su combinación única de experiencia en láseres ultrarrápidos, ciencia de materiales, química e ingeniería química.
«Al utilizar láseres pulsados en la síntesis líquida, podemos controlar la química de la superficie de estos catalizadores de una manera que no es posible con los métodos convencionales de química húmeda», afirma Müller. «Se puede controlar el tamaño de las nanopartículas resultantes mediante la interacción entre la luz y la materia, básicamente al hacerlas volar».
Luego, los científicos pegan las nanopartículas en papel carbón, que es hidrófilo o atraído por las moléculas de agua. Esto crea un sustrato económico con una gran superficie. Utilizando altas concentraciones de hidróxido de litio, desfluoraron completamente los químicos PFOS.
Müller afirma que para que el proceso funcione a gran escala es necesario tratar al menos un metro cúbico cada vez. Fundamentalmente, su novedoso enfoque utiliza sólo metales básicos, a diferencia de los métodos existentes que requieren diamantes dopados con boro. Según sus cálculos, tratar un metro cúbico de agua contaminada con diamantes dopados con boro costaría 8,5 millones de dólares; El nuevo método es casi 100 veces más barato.
Utilizar productos químicos PFAS de forma sostenible
En estudios futuros, Müller espera comprender por qué el hidróxido de litio funciona tan bien y si se pueden sustituir materiales aún más baratos y comunes para reducir aún más los costos. También quiere aplicar el método a una variedad de sustancias químicas PFAS, que todavía se usan comúnmente pero que se han relacionado con problemas de salud que van desde el desarrollo de los bebés hasta el cáncer de riñón.
Mueller dice que a pesar de sus problemas, una prohibición total de todos los productos químicos y sustancias PFAS no es práctica porque son útiles no sólo en productos de consumo sino también en tecnologías respetuosas con el medio ambiente.
“Yo diría que muchos esfuerzos de descarbonización –desde las bombas de calor geotérmicas hasta la refrigeración eficiente y los paneles solares– dependen en última instancia de la disponibilidad de PFAS”, afirma Müller. «Creo que es posible utilizar PFAS de forma circular y sostenible si podemos utilizar soluciones electrocatalíticas para romper los enlaces de fluorocarbono y eliminar el fluoruro de forma segura sin liberarlo al medio ambiente».
Aunque la comercialización aún está muy lejos, Müller, con el apoyo de URVentures, ha presentado una patente para su uso en plantas de tratamiento de aguas residuales y para empresas que rehabiliten sitios contaminados donde anteriormente se producían estos químicos PFAS. También lo llama una cuestión de justicia social.
«Las zonas del mundo con ingresos más bajos suelen tener más contaminación», afirma Müller. «Una ventaja de un enfoque electrocatalítico es que se puede distribuir y utilizar en un espacio reducido utilizando electricidad de paneles solares».
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