Mientras se eliminan gradualmente de los sistemas de extinción de incendios, las sustancias de perfluoroalquilo y polifluoroalquilo (PFAS) se encuentran en las espumas acuosas de extinción de incendios (AFFF) y en los equipos. Para ayudar a la industria a hacer frente a este desafío, TRS Group está optimizando un método para eliminar el PFAS de los equipos de extinción de incendios. A continuación, discutimos los desafíos de la eliminación de AFFF y discutimos una solución efectiva.

¿En qué se diferencia el PFAS de otros contaminantes?

Con las colas que contienen flúor (que se muestran a la derecha en verde) y diferentes grupos funcionales (las cabezas se muestran en rojo), las moléculas de PFAS son química y físicamente estables y su tratamiento es bastante diferente al de los solventes y los hidrocarburos de petróleo. Las características únicas de PFAS incluyen:

  • Las cabezas pueden ser neutras, catiónicas, aniónicas o zwitter-iónicas.
  • Las moléculas pueden actuar como bases y ácidos.
  • Los objetivos de remediación a menudo están en el rango de nanogramos por litro (ng/L), órdenes de magnitud más bajos que los objetivos de concentración típicos para solventes.
  • Las moléculas tienen afinidad por las interfaces aire-agua. En concentraciones elevadas, pueden formar espumas debido a sus propiedades tensioactivas.

Estas propiedades crean desafíos para remediación y limpieza con PFAS, con la necesidad de tener en cuenta la química al seleccionar los métodos.

Ejemplo de molécula de PFAS con los grandes átomos de flúor verdes y una cabeza con átomos rojos. Las cabezas tienen diferentes propiedades.
Ejemplo de molécula de PFAS con los grandes átomos de flúor verdes y una cabeza con átomos rojos. Las cabezas tienen diferentes propiedades.

Sacando PFAS de la solución

Aunque el PFAS se puede eliminar del agua mediante intercambio iónico y carbón activado granular (GAC), debido a su baja afinidad por el GAC y objetivos de baja concentración disuelta, el reemplazo frecuente de GAC y la regeneración de resinas generan altos costos operativos. La industria está trabajando intensamente para encontrar soluciones de tratamiento de agua PFAS de menor costo.

Una de estas soluciones se llama perflúorAdTM método. Una vez disuelto en agua tibia, este producto sustentable similar a la miel y de grado alimenticio une las moléculas de PFAS para formar pequeños flóculos, que son grupos de PFAS y partículas de ácido oleico. El flóculo es más pesado que el agua, que podemos eliminar mediante una combinación de sedimentación y filtración.

Los agentes de limpieza que facilitan la desorción y la disolución y luego se unen al PFAS serán más efectivos que los tensioactivos y solventes tradicionales.

Eliminación de AFFF de los equipos de extinción de incendios

AFFF normalmente contiene de 3 a 10 por ciento (%) de PFAS por peso. Los fluidos restantes son líquidos portadores, como glicoles, ésteres y poliglucósidos en diversas formulaciones. En un tanque de espuma estándar de 30 galones, la masa de PFAS es de 5 a 10 kilogramos (kg). Desafortunadamente, el enjuague triple (o más) con agua no ha sido tan efectivo como se deseaba.

La mayor parte del PFAS se elimina drenando el AFFF de los sistemas, como se ilustra a continuación a la izquierda.

Si bien el concentrado de AFFF fresco es líquido y se transfiere fácilmente a los tanques de espuma a bordo de los vehículos, con el tiempo, el AFFF puede volverse viscoso, formar recubrimientos sólidos y adherirse a las superficies de los tanques y tuberías. Tales acumulaciones de costras ricas en PFAS son difíciles de eliminar, a menos que las superficies sean accesibles y se puedan limpiar raspando y lavando a presión. La eliminación de la acumulación de costra se facilita con la agitación física.

PerfluorAd se usa para la remediación de PFAS en una estación de bomberos en Connecticut.
Concentrado AFFF drenado de un camión de espuma.
Imagen de microscopía de un depósito costroso cargado de PFAS en una superficie (Arcadis, 2021)
Imagen de microscopía de un depósito costroso cargado de PFAS en una superficie (Arcadis, 2021)

Dado que la mayoría de las superficies internas son inaccesibles, es fundamental que el método y los agentes de limpieza funcionen bien en los rincones y grietas de los tanques y las tuberías. Los agentes, como PerfluorAd, aseguran que las costras y los residuos líquidos de AFFF se disuelvan, ya que la floculación química elimina las PFAS de los depósitos.

El enjuague más rentable implica agentes tensioactivos calentados y agitación física. Esto es particularmente cierto para los vehículos que han estado en servicio durante mucho tiempo y tienen residuos sustanciales de concentrado de espuma viejo o depósitos costrosos.

Minimizar la generación de residuos

La perflúorAdTM proceso de limpieza utiliza entre 500 y 2000 galones de agua para cada camión. Primero descargamos agua potable a través del camión. A continuación, calentamos el agua y añadimos PerfluorAd. Observe la suciedad en la foto inferior izquierda a continuación. Claramente, agregar PerfluorAd tiene un impacto significativo en la eliminación de AFFF.

Eliminamos la mayor parte del PFAS como una pequeña cantidad de floculante en el tanque de fondo cónico que se muestra a continuación en la foto grande. El flujo de desechos generado es de unos pocos galones de lodo.

Una característica significativa de la perflúorAdTM proceso, tratamos el agua de enjuague, reduciendo aún más los residuos generados, lo que se traduce en un ahorro sustancial de costes. Por último, pulimos el agua en recipientes de carbón activado granular (GAC) antes de la descarga.

Las mejoras futuras del sistema pueden incluir procesos de tratamiento de agua destructivos, como la oxidación del agua subcrítica o supercrítica para reducir aún más la cantidad de desechos producidos.

Desmontaje y limpieza AFFF de un camión de bomberos con PerfluorAd. La foto de la izquierda muestra el primer ciclo de enjuague con agua rica en PFAS. La foto de la derecha muestra el tanque de floculación de fondo cónico y parte del equipo de pulido con agua.
Desmontaje y limpieza AFFF de un camión de bomberos con PerfluorAd. Abajo a la izquierda se muestra el primer ciclo de enjuague con agua rica en PFAS. La foto de la derecha muestra el tanque de floculación de fondo cónico y parte del equipo de pulido con agua. La foto superior izquierda muestra algunas de las conexiones de las mangueras.

Rebote

Al final de la Eliminación de AFFF, enjuagamos los tanques de espuma y el sistema de tuberías repetidamente con agua limpia. Una vez que alcanzamos condiciones sin espuma, tomamos muestras del agua para su análisis. Por lo general, logramos reducciones en la concentración de PFAS en más del 99.8 %. Nuestro cálculo muestra que donde un evento típico de extinción de incendios daría lugar a la liberación de 5 a 10 kg de PFAS por camión sin limpiar, un evento similar después de la limpieza con PerfluorAd liberaría entre 10 y 20 miligramos, una reducción del 99.9998 %. Dicho esto, el agua resultante no es lo suficientemente limpia para beber.

A medida que el PFAS se adsorbe y se difunde en las superficies sólidas, a algunos les preocupa que las pruebas meses después muestren que las concentraciones de PFAS en los tanques se han recuperado; es decir, se han vuelto a difundir fuera de las superficies impactadas. Esto ocurriría si una masa significativa de PFAS se difundiera o disolviera fuera de las tuberías, accesorios o mangueras con el tiempo.

Un método de prueba útil sería repetir el enjuague final y tomar muestras del agua nuevamente más tarde. Un mejor enfoque sería conectarse a una boca de incendios y simular un evento de incendio real haciendo correr agua y espuma sin flúor a través del vehículo hacia un tanque grande donde se pueden recolectar muestras. Destacamos la importancia de utilizar la misma fuerza de pulverización que durante un evento real. Otras pruebas del mundo real podrían incluir el uso del motor del camión para activar una toma de fuerza (PTO) para hacer funcionar las bombas que presurizan el agua de extinción de incendios. Una conclusión razonable es que cualquier PFAS que se haya difundido fuera del equipo afectado probablemente no sea medible.

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