Enquanto estão sendo eliminados dos sistemas de combate a incêndios, substâncias per e polifluoroalquil (PFAS) são encontradas em espumas aquosas de combate a incêndios (AFFF) e equipamentos. Ajudando a indústria a lidar com esse desafio, o TRS Group está otimizando um método para limpar o PFAS dos equipamentos de extinção de incêndio. Abaixo, discutimos os desafios da remoção de AFFF e discutimos uma solução eficaz.
Como o PFAS é diferente de outros contaminantes?
Com as caudas contendo flúor (mostradas à direita em verde) e diferentes grupos funcionais (cabeças mostradas em vermelho), as moléculas de PFAS são quimicamente e fisicamente estáveis e são bem diferentes de tratar do que solventes e hidrocarbonetos de petróleo. As características exclusivas do PFAS incluem:
- As cabeças podem ser neutras, catiônicas, aniônicas ou zwitter-iônicas.
- As moléculas podem atuar como bases e ácidos.
- As metas de remediação geralmente estão na faixa de nanogramas por litro (ng/L), ordens de magnitude inferiores às metas de concentração típicas para solventes.
- As moléculas têm uma afinidade por interfaces ar-água. Em concentrações elevadas, podem formar espumas devido às suas propriedades tensoativas.
Essas propriedades criam desafios para remediação e limpeza de PFAS, com a necessidade de manter a química em mente ao selecionar os métodos.
Tirando o PFAS da solução
Embora o PFAS possa ser removido da água usando troca iônica e carvão ativado granular (GAC), devido à sua baixa afinidade pelo GAC e baixas metas de concentração dissolvida, a substituição frequente do GAC e a regeneração de resinas levam a altos custos operacionais. A indústria está trabalhando intensamente para encontrar soluções de tratamento de água PFAS de baixo custo.
Uma dessas soluções é chamada de PerflúorAdTM método. Uma vez dissolvido em água morna, este produto sustentável de qualidade alimentar e semelhante ao mel liga as moléculas de PFAS para formar pequenos flocos, que são aglomerados de partículas de PFAS e ácido oleico. O floco é mais pesado que a água, que podemos remover por uma combinação de sedimentação e filtração.
Os agentes de limpeza que facilitam a dessorção e a dissolução e, em seguida, ligam o PFAS serão mais eficazes do que os surfactantes e solventes tradicionais.
Remoção de AFFF de equipamentos de combate a incêndio
AFFF normalmente contém 3 a 10 por cento (%) de PFAS em peso. Os fluidos restantes são líquidos transportadores, como glicóis, ésteres e poliglicocídios em várias formulações. Em um tanque de espuma padrão de 30 galões, a massa de PFAS é de 5 a 10 kg (kg). Infelizmente, o enxágue triplo (ou mais) com água não foi tão eficaz quanto o desejado.
A maior parte do PFAS é removida drenando o AFFF dos sistemas, conforme ilustrado à esquerda abaixo.
Enquanto o concentrado de AFFF fresco é líquido e prontamente transferido para tanques de espuma a bordo dos veículos, com o tempo o AFFF pode se tornar viscoso, formar revestimentos sólidos e se prender às superfícies e tubos dos tanques. Esses acúmulos de crostas ricos em PFAS são difíceis de remover, a menos que as superfícies sejam acessíveis e possam ser limpas por raspagem e lavagem sob pressão. A remoção do acúmulo de crostas é facilitada pela agitação física.
Como a maioria das superfícies internas é inacessível, é crucial que o método e os agentes de limpeza funcionem bem nos cantos e reentrâncias dos tanques e tubulações. Agentes, como PerfluorAd, garantem que as crostas e os resíduos líquidos de AFFF sejam dissolvidos, pois a floculação química afasta o PFAS dos depósitos.
O enxágue mais econômico envolve agentes semelhantes a surfactantes aquecidos e agitação física. Isto é particularmente verdadeiro para veículos que estão em serviço há muito tempo e têm resíduos substanciais de concentrado de espuma mais antigo ou depósitos de crostas.
Minimizando a geração de resíduos
A PerflúorAdTM processo de limpeza usa entre 500 e 2000 galões de água para cada caminhão. Primeiro, descarregamos água potável através do caminhão. Em seguida, aquecemos a água e adicionamos PerfluorAd. Observe o crud na foto inferior esquerda abaixo. Claramente, a adição de PerfluorAd tem um impacto significativo na remoção de AFFF.
Removemos a maior parte do PFAS como uma pequena quantidade de floculante no tanque do fundo do cone mostrado abaixo na foto grande. O fluxo de resíduos gerado é de alguns litros de lodo.
Uma característica importante do PerflúorAdTM processo, é tratarmos o enxágue, reduzindo ainda mais os resíduos gerados, o que resulta em uma economia substancial de custos. Por fim, polimos a água em vasos de carvão ativado granular (GAC) antes da descarga.
Melhorias futuras no sistema podem incluir processos destrutivos de tratamento de água, como oxidação subcrítica ou supercrítica da água para reduzir ainda mais a quantidade de resíduos produzidos.
Ricochetear
No final da Remoção de AFFF, lavamos os tanques de espuma e o sistema de tubulação repetidamente com água limpa. Uma vez que atingimos condições não espumantes, amostramos a água para análise. Normalmente, conseguimos reduções na concentração de PFAS em mais de 99.8%. Nosso cálculo mostra que onde um evento típico de extinção de incêndio levaria à liberação de 5 a 10 kg de PFAS por caminhão não limpo, um evento semelhante após a limpeza com PerfluorAd liberaria cerca de 10 a 20 miligramas, uma redução de 99.9998%. Dito isto, a água resultante não é limpa o suficiente para beber.
À medida que o PFAS é adsorvido e difundido em superfícies sólidas, alguns estão preocupados que os testes meses depois mostrariam que as concentrações de PFAS nos tanques se recuperaram; isto é, voltaram a se difundir para fora das superfícies impactadas. Isso ocorreria se uma massa significativa de PFAS fosse difundida ou dissolvida de tubos, conexões ou mangueiras ao longo do tempo.
Um método de teste útil seria repetir o enxágue final e amostrar a água novamente algum tempo depois. Uma abordagem melhor seria conectar-se a um hidrante e simular um incêndio real, passando água e espuma sem flúor através do veículo para um grande tanque onde as amostras podem ser coletadas. Notamos a importância de usar a mesma força de pulverização que durante um evento real. Outros testes do mundo real podem incluir o uso do motor do caminhão para acionar uma tomada de força (PTO) para acionar bombas que pressurizam a água de combate a incêndios. Uma conclusão razoável é que qualquer PFAS que se difundiu para fora do equipamento impactado provavelmente não seria mensurável.
