Introducción
La Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos ha otorgado a TRS Group, Inc. (TRS) una patente para el tratamiento térmico de sustancias per y polifluoroalquilo (PFAS) en el suelo (Oberle, D y E. Crownover, 2020). El proceso patentado utiliza calentadores para elevar la temperatura del suelo para desorber y volatilizar PFAS. Es importante destacar que las temperaturas objetivo son lo suficientemente altas como para degradar la materia orgánica del suelo, pero aún lo suficientemente bajas como para mitigar el riesgo de formar subproductos PFAS potencialmente peligrosos. A medida que se destruye la materia orgánica del suelo, se aplica vacío al suelo para eliminar el PFAS por volatilización. El PFAS vaporizado se envía a un tratamiento de vapor para su posterior procesamiento.
En qué se diferencia la patente de TRS de otras patentes
La patente TRS es la única patente de calentamiento de suelos que se centra específicamente en el tratamiento térmico de PFAS. Otros proveedores térmicos pueden afirmar que tienen un "tratamiento PFAS patentado"; sin embargo, la referencia es a equipos o procesos de calefacción patentados, no al tratamiento de PFAS.
PFAS se adsorbe fuertemente al suelo
Los PFAS incluyen una amplia clase de productos químicos fluorados antropogénicos. Debido a sus propiedades especiales de tensión superficial, han sido utilizados por múltiples industrias para muchos productos. Dependiendo de la estructura, PFAS puede ser iónico, no iónico o bipolar (Backe et al., 2013). Las espumas formadoras de películas acuosas (AFFF) son una fuente común de contaminación por PFAS en todo el mundo (Houtz, 2013). Los AFFF normalmente consisten en ácidos perfluoroalquilo (PFAA), que tienen una cola fluorocarbonada hidrófoba y una cabeza hidrófila, la mayoría de las veces compuesto por un grupo funcional carboxilato o sulfonato. La columna vertebral de carbono permite que los PFAS se adhieran al suelo por las fuerzas de van der Waals, debido a los compuestos orgánicos en el suelo (Ferrey et al., 2012). Además, los PFAS pueden interactuar con el suelo por carga iónica (Lixia et al., 2014). La adsorción de PFAS puede ser bastante fuerte. Por ejemplo, las pruebas han demostrado que el enjuague con solvente con alcohol no pudo romper algunos de los enlaces adsortivos de PFAS al carbono (Ziwen et al., 2014).
El proceso patentado de TRS rompe los enlaces adsortivos y volatiliza el PFAS del suelo
Se ha demostrado que la desorción térmica a baja temperatura puede eliminar más del 99.99 por ciento de PFAS del suelo cuando se realiza a una temperatura que degrada el material orgánico en el suelo (Crownover et al., 2019). La materia orgánica del suelo se degrada eficientemente a temperaturas en el rango de 360 ° C a 450 ° C (Nelson & Sommers, 1996). Se logró una eliminación de PFAS superior al 99.99 por ciento calentando y manteniendo el suelo a una temperatura de 400 ° C. La remoción de orgánicos del suelo es bastante evidente cuando se ven fotografías del suelo antes y después del tratamiento (Ver Figura 1). Figura 1: Suelo antes y después de la eliminación de material orgánico mediante tratamiento térmico
El proceso TRS minimiza el potencial de los productos de descomposición térmica PFAS
Ha habido cierta preocupación de que calentar PFAS pueda crear productos de degradación tóxicos (USEPA, 2020). El enlace químico carbono-fluoruro es el enlace más fuerte en la química orgánica y requiere temperaturas muy altas para romperse (Hurst, 2019). Los estudios han demostrado que normalmente se requieren temperaturas superiores a 400 ° C para provocar la descomposición de sustancias perfluoradas (Madorsky et al., 1953; Marhevka, 1982; Muhammad, 2017). El proceso patentado TRS generalmente opera en el rango de temperatura de 350 a 400 ° C, que está por debajo de las temperaturas en las que se anticiparían los productos de descomposición. Por lo tanto, el proceso PFAS patentado de TRS es mucho más seguro que otros procesos térmicos, como los hornos rotatorios o las cámaras tipo horno, que operan a temperaturas más altas.
Referencias
Backe, WJ et al., Sustancias químicas fluoradas de ion híbrido, catiónico y aniónico en la formación de películas acuosas
Formulaciones de espuma y agua subterránea de bases militares de EE. UU. Mediante inyección no acuosa de gran volumen
HPLC-MS / MS, Environmental Science Technology, vol. 47, núm. 10., págs. 5226‐5234 (2013).
Crownover, EC et al., Evaluación de desorción térmica de sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo, Remediación, vol. 29, págs.77‐81 (2019).
Ferrey, ML, et al., Behavior and Fate of PFOA and PFOS in Sandy Aquifer Sediment, Groundwater Monitoring and Remediation, vol. 32, núm. 4, págs. 63-71 (otoño de 2012).
Houtz, EF et al., Persistencia de precursores de ácido perfluoroalquilo en aguas subterráneas y suelos impactados por AFFF, Tecnología de ciencia ambiental, vol. 47, núm. 15, págs. 8187‐8195 (2013).
Hurst, RI, Gestión de riesgos y pasivos asociados con sustancias de perfluoroalquilo y polifluoroalquilo (PFAS),
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Lixia, Z. et al, Comparación de los comportamientos y mecanismos de sorción de perfluorosulfonatos y ácidos perfluorocarboxílicos en tres tipos de minerales de arcilla, Chemosphere, vol. 114, págs. 51-58 (2014).
Madorsky, SL, Degradación térmica de polímeros de tetrafluoroetileno e hidrofluoroetileno en vacío, Revista de investigación de la Oficina Nacional de Normas, Vol. 51, núm. 6, págs. 327‐333 (1953).
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2607-2610 (diciembre de 1982).
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Waste Streams, febrero de 2020. Ziwen, D. et al., Comportamiento y mecanismo de adsorción de compuestos perfluorados en varios adsorbentes
- Una revisión, Journal of Hazardous Materials, vol. 274, págs 443-454 (2014).
