Introdução
O Escritório de Patentes e Marcas dos Estados Unidos concedeu ao TRS Group, Inc. (TRS) uma patente para o tratamento térmico de substâncias per e polifluoroalquil (PFAS) no solo (Oberle, D e E. Crownover, 2020). O processo patenteado usa aquecedores para aumentar a temperatura do solo para dessorver e volatilizar o PFAS. É importante ressaltar que as temperaturas desejadas são altas o suficiente para degradar a matéria orgânica do solo, mas ainda baixas o suficiente para mitigar o risco de formação de subprodutos PFAS potencialmente perigosos. À medida que a matéria orgânica do solo é destruída, um vácuo é aplicado ao solo para remover o PFAS por volatilização. O PFAS vaporizado é encaminhado para tratamento de vapor para processamento posterior.
Como a patente TRS difere de outras patentes
A patente TRS é a única patente de aquecimento de solo que se concentra especificamente no tratamento térmico de PFAS. Outros fornecedores de produtos térmicos podem alegar ter um "tratamento PFAS patenteado;" entretanto, a referência é a equipamentos ou processos de aquecimento patenteados, não ao tratamento de PFAS.
PFAS adsorve fortemente no solo
PFAS incluem uma ampla classe de produtos químicos fluorados antropogênicos. Devido às suas propriedades especiais de tensão superficial, eles têm sido usados por várias indústrias para muitos produtos. Dependendo da estrutura, o PFAS pode ser iônico, não iônico ou zwitteriônico (Backe et al., 2013). As espumas aquosas formadoras de filme (AFFFs) são uma fonte comum de contaminação de PFAS em todo o mundo (Houtz, 2013). Os AFFFs normalmente consistem em ácidos perfluoroalquil (PFAAs), que têm uma cauda de fluorocarbono hidrofóbica e uma cabeça hidrofílica, mais frequentemente composta por um grupo funcional carboxilato ou sulfonato. A espinha dorsal do carbono permite que o PFAS adira ao solo por forças de van der Waals, devido aos compostos orgânicos no solo (Ferrey et al., 2012). Além disso, o PFAS pode interagir com o solo por carga iônica (Lixia et al., 2014). A adsorção de PFAS pode ser bastante forte. Por exemplo, testes mostraram que a lavagem com álcool por solvente não foi capaz de quebrar algumas das ligações adsortivas de PFAS ao carbono (Ziwen et al., 2014).
O processo patenteado do TRS rompe as ligações adsortivas e volatiliza o PFAS do solo
Foi demonstrado que a dessorção térmica em baixa temperatura pode remover mais de 99.99 por cento do PFAS do solo quando realizada a uma temperatura que degrada o material orgânico no solo (Crownover et al., 2019). A matéria orgânica do solo é degradada de forma eficiente em temperaturas na faixa de 360⁰C a 450⁰C (Nelson & Sommers, 1996). A remoção de PFAS superior a 99.99% foi obtida aquecendo e mantendo o solo a uma temperatura de 400⁰C. A remoção de substâncias orgânicas do solo é bastante aparente ao visualizar fotos do solo antes e depois do tratamento (ver Figura 1). Figura 1: Solo antes e depois de o material orgânico ser removido por tratamento térmico
O processo TRS minimiza o potencial para produtos de decomposição térmica de PFAS
Tem havido alguma preocupação de que o aquecimento de PFAS possa criar produtos de degradação tóxicos (USEPA, 2020). A ligação química de carbono para fluoreto é a ligação mais forte na química orgânica e requer temperaturas muito altas para quebrar (Hurst, 2019). Estudos têm mostrado que temperaturas acima de 400⁰C são normalmente necessárias para causar a degradação de substâncias perfluoradas (Madorsky et al., 1953; Marhevka, 1982; Muhammad, 2017). O processo TRS patenteado geralmente opera na faixa de temperatura de 350 a 400⁰C, que está abaixo das temperaturas onde os produtos de decomposição seriam previstos. Portanto, o processo PFAS patenteado do TRS é muito mais seguro do que outros processos térmicos, como fornos rotativos ou câmaras semelhantes a fornos, que operam em temperaturas mais altas.
Referências
Backe, WJ et al., Zwitterionic, Cationic, and Anionic Fluorinated Chemicals in Aqueous Film formando
Formulações de espuma e água subterrânea de bases militares dos EUA por injeção não aquosa de grande volume
HPLC-MS / MS, Tecnologia de Ciência Ambiental, Vol. 47, No. 10., pp. 5226-5234 (2013).
Crownover, EC et al., Perfluoroalquil e polifluoroalquil substâncias avaliação de dessorção térmica, Remediation, Vol. 29, pp 77-81 (2019).
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- Uma revisão, Journal of Hazardous Materials, Vol. 274, pp 443-454 (2014).
