Eliminazione della contaminazione da PFAS con il riscaldamento a induzione termica

Personale sui solidi sfusi in polvere | 19 luglio 2023

I ricercatori dell’Università del Missouri hanno ideato un nuovo metodo che utilizza il riscaldamento a induzione termica per abbattere rapidamente i PFAS rimasti sulla superficie di due materiali solidi – carbone attivo granulare e resine a scambio anionico – dopo che i materiali sono stati utilizzati per filtrare i PFAS dai sistemi idrici comunali.

Il dottor Feng “Frank” Xiao, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale presso la Facoltà di Ingegneria dell'Università del Missouri, e i suoi colleghi lavorano da tempo sul trattamento termico, che è probabilmente il primo trattamento utilizzato al mondo in questo processo.

Lo studio, "Transizione di fase termica e degradazione rapida di sostanze chimiche per sempre (PFAS) in mezzi esauriti utilizzando il riscaldamento a induzione", è stato pubblicato sulla rivista dell'American Chemical Society, ACS ES&T Engineering.

Dr. Feng “Frank” Xiao, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale presso il College of Engineering dell'Università del Missouri.

“Poiché il gruppo di sostanze chimiche note come PFAS generalmente resiste alla degradazione, pone notevoli sfide ai processi di trattamento consolidati, comprese le pratiche di smaltimento dei rifiuti per i materiali utilizzati come filtri come il carbone attivo granulare e le resine a scambio anionico”, ha affermato Xiao.

I PFAS possono essere filtrati dall'acqua utilizzando assorbenti, ma lo smaltimento degli assorbenti usati o “esauriti” crea problemi di contaminazione ambientale. L'obiettivo del team è pulire i materiali prima che vengano smaltiti correttamente.

Il metodo si basa sull'effetto termico Joule, che utilizza il processo di induzione elettromagnetica all'interno di un reattore metallico. Ha prodotto una degradazione del 98% dei PFAS sulla superficie di assorbenti come carbone attivo granulare e resine a scambio anionico dopo soli 20 secondi, il che rende questo processo altamente efficiente dal punto di vista energetico e più veloce rispetto ai metodi convenzionali.

Ci sono tuttavia degli svantaggi. Se la temperatura non è sufficientemente elevata, i PFAS formeranno altri prodotti. Durante questo processo vengono creati: specie fluorurate organiche e acido fluoridrico. Sebbene siano considerati tossici da consumare attraverso la respirazione o l'ingestione, Xiao ha una soluzione.

“Se i prodotti fluorurati organici gassosi non vengono degradati durante il riscaldamento a induzione, sarà necessario un trattamento di abbattimento per rimuoverli o degradarli”, ha affermato Xiao. “Tuttavia, sulla base dei miei studi precedenti, alcuni di questi prodotti possono essere degradabili mediante normale trattamento termico approcci. Allo stesso tempo, aumenta la generazione di acido fluoridrico, il che è auspicabile perché significa una maggiore mineralizzazione, o decomposizione, dei PFAS. Abbiamo scoperto che il fluoruro di idrogeno può essere rimosso semplicemente utilizzando argilla o terreno a temperature moderate”.

Xiao ha detto che i composti organici sono più difficili da rimuovere. “Abbiamo bisogno di più informazioni per farlo. Ma penso che abbiamo qualche idea. E i risultati finora promettono di raggiungere una demineralizzazione del 100% e di ottenere una formazione non zero ma minima di sottoprodotti organici”.

Il gruppo di ricerca di Xiao è stato il primo al mondo a dimostrare la degradazione delle sostanze chimiche per sempre a temperature fino a 150°C in tre articoli pubblicati tra il 2019 e il 2021. Il trattamento termico è ora diventato una delle tecnologie più promettenti per degradare completamente le sostanze chimiche per sempre.

In un altro progetto, ha dimostrato come scomporre i PFAS nel terreno inserendo calore estremo. In un articolo pubblicato nel 2022, Xiao ha scoperto che il riscaldamento della temperatura del suolo a 500 gradi per soli 30 minuti ha degradato il 99% di tutti i PFAS.

Ulteriori informazioni sui formati di testo