Introduzione
Lo United States Patent and Trademark Office ha assegnato a TRS Group, Inc. (TRS) un brevetto per il trattamento termico delle sostanze per ‐ e polifluoroalchiliche (PFAS) nel suolo (Oberle, D e E. Crownover, 2020). Il processo brevettato utilizza riscaldatori per aumentare la temperatura del suolo per desorbire e volatilizzare PFAS. È importante sottolineare che le temperature target sono sufficientemente alte da degradare la materia organica del suolo ma ancora sufficientemente basse da mitigare il rischio di formazione di sottoprodotti PFAS potenzialmente pericolosi. Quando la materia organica del suolo viene distrutta, viene applicato un vuoto al suolo per rimuovere PFAS mediante volatilizzazione. Il PFAS vaporizzato viene indirizzato al trattamento a vapore per ulteriori elaborazioni.
In che modo il brevetto TRS differisce da altri brevetti
Il brevetto TRS è l'unico brevetto per il riscaldamento del suolo che si concentra specificamente sul trattamento termico dei PFAS. Altri fornitori di prodotti termici possono affermare di avere un "trattamento PFAS brevettato"; tuttavia, il riferimento è alle apparecchiature o ai processi di riscaldamento brevettati, non al trattamento dei PFAS.
PFAS adsorbe fortemente al suolo
I PFAS includono un'ampia classe di sostanze chimiche fluorurate di origine antropica. A causa delle loro speciali proprietà di tensione superficiale, sono stati utilizzati da più industrie per molti prodotti. A seconda della struttura, PFAS può essere ionico, non ionico o zwitterionico (Backe et al., 2013). Le schiume acquose filmogene (AFFF) sono una fonte comune di contaminazione da PFAS in tutto il mondo (Houtz, 2013). Gli AFFF sono tipicamente costituiti da acidi perfluoroalchilici (PFAA), che hanno una coda fluorocarbonica idrofobica e una testa idrofila, più spesso composta da un gruppo funzionale carbossilato o solfonato. La spina dorsale del carbonio consente al PFAS di aderire al suolo dalle forze di van der Waals, a causa delle sostanze organiche nel suolo (Ferrey et al., 2012). Inoltre, il PFAS può interagire con il suolo tramite carica ionica (Lixia et al., 2014). L'adsorbimento di PFAS può essere abbastanza forte. Ad esempio, i test hanno dimostrato che il lavaggio con solvente con alcol non è stato in grado di rompere alcuni dei legami adsorbenti di PFAS al carbonio (Ziwen et al., 2014).
Il processo brevettato di TRS rompe i legami adsorbenti e volatilizza i PFAS dal suolo
È stato dimostrato che il desorbimento termico a bassa temperatura può rimuovere più del 99.99% di PFAS dal suolo se eseguito a una temperatura che degrada il materiale organico nel suolo (Crownover et al., 2019). La materia organica del suolo viene degradata in modo efficiente a temperature comprese tra 360 ° C e 450 ° C (Nelson & Sommers, 1996). Una rimozione superiore al 99.99% di PFAS è stata ottenuta riscaldando e mantenendo il terreno a una temperatura di 400 ° C. La rimozione di sostanze organiche dal suolo è abbastanza evidente quando si visualizzano le fotografie del suolo prima e dopo il trattamento (vedere la Figura 1). Figura 1: terreno prima e dopo la rimozione del materiale organico mediante trattamento termico
Il processo TRS riduce al minimo il potenziale per i prodotti di decomposizione termica PFAS
C'è stata una certa preoccupazione che il riscaldamento di PFAS potesse creare prodotti di degradazione tossica (USEPA, 2020). Il legame chimico tra carbonio e fluoro è il legame più forte nella chimica organica e richiede temperature molto elevate per rompersi (Hurst, 2019). Gli studi hanno dimostrato che temperature superiori a 400 ° C sono tipicamente necessarie per causare la rottura delle sostanze perfluorurate (Madorsky et al., 1953; Marhevka, 1982; Muhammad, 2017). Il processo TRS brevettato funziona generalmente nell'intervallo di temperatura da 350 a 400 ° C, che è al di sotto delle temperature in cui si prevedono prodotti di degradazione. Pertanto, il processo PFAS brevettato da TRS è molto più sicuro di altri processi termici, come forni rotativi o camere simili a forni, che funzionano a temperature più elevate.
Riferimenti
Backe, WJ et al., Prodotti chimici fluorurati zwitterionici, cationici e anionici in filmogeno acquoso
Formulazioni di schiuma e acque sotterranee da basi militari statunitensi mediante iniezione non acquosa di grandi volumi
HPLC-MS / MS, Environmental Science Technology, vol. 47, n. 10., pagg. 5226-5234 (2013).
Crownover, EC et al., Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl materials thermal desorption evaluation, Remediation, Vol. 29, pagg 77-81 (2019).
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Oberle, D. ed E. Crownover, PFAS Remediation Method and System, Brevetto USA, depositato il 26 giugno 2018. Bollettino tecnico USEPA, Incenerimento di sostanze perfluoroalchiliche (PFAS) per la gestione dei PFAS
Waste Streams, febbraio 2020. Ziwen, D. et al., Comportamento di adsorbimento e meccanismo di composti perfluorurati su vari adsorbenti
- Una recensione, Journal of Hazardous Materials, Vol. 274, pagg. 443-454 (2014).
