Eliminando a contaminação de PFAS com aquecimento por indução térmica

Equipe de sólidos a granel em pó | 19 de julho de 2023

Pesquisadores da Universidade de Missouri criaram um novo método usando aquecimento por indução térmica para quebrar rapidamente o PFAS deixado na superfície de dois materiais sólidos – carvão ativado granular e resinas de troca aniônica – depois que os materiais foram usados ​​para filtrar o PFAS dos sistemas de água municipais.

Feng “Frank” Xiao, professor associado do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Faculdade de Engenharia da Universidade de Missouri, e seus colegas trabalham há algum tempo em tratamento térmico, que é provavelmente o primeiro tratamento usado no mundo nesse processo.

O estudo, “Transição de fase térmica e degradação rápida de produtos químicos eternos (PFAS) em meios gastos usando aquecimento por indução”, foi publicado no jornal da American Chemical Society, ACS ES&T Engineering.

Dr. Feng “Frank” Xiao, professor associado do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Faculdade de Engenharia da Universidade de Missouri.

“Como o grupo de produtos químicos conhecido como PFAS geralmente resiste à degradação, eles representam desafios consideráveis ​​para os processos de tratamento estabelecidos, incluindo as práticas de eliminação de resíduos para materiais usados ​​como filtros, como carvão ativado granular e resinas de troca aniônica”, disse Xiao.

O PFAS pode ser filtrado da água usando absorventes, mas o descarte de absorventes usados ​​ou “gastos” cria problemas de contaminação ambiental. O objetivo da equipe é limpar os materiais antes de serem descartados adequadamente.

O método é baseado no efeito de aquecimento Joule, que utiliza o processo de indução eletromagnética dentro de um reator metálico. Produziu 98% de degradação de PFAS na superfície de absorventes como carvão ativado granular e resinas de troca aniônica após apenas 20 segundos, o que torna esse processo altamente eficiente em termos energéticos e mais rápido do que os métodos convencionais.

Existem desvantagens, no entanto. Se a temperatura não for suficientemente alta, o PFAS formará outros produtos. Estes são criados durante este processo – espécies orgânicas fluoradas e fluoreto de hidrogênio. Embora sejam considerados tóxicos para consumo por respiração ou ingestão, Xiao tem uma solução.

“Se os produtos fluorados orgânicos gasosos não forem degradados durante o aquecimento por indução, será necessário um tratamento de redução para removê-los ou degradá-los”, disse Xiao. “No entanto, com base nos meus estudos anteriores, alguns destes produtos podem ser degradáveis ​​por processos térmicos regulares. abordagens. Simultaneamente, aumenta-se a geração de fluoreto de hidrogênio, o que é desejável porque significa maior mineralização, ou decomposição, do PFAS. Descobrimos que o fluoreto de hidrogênio pode ser removido simplesmente usando argila ou solo em temperaturas moderadas.”

Xiao disse que os compostos orgânicos são mais difíceis de remover. “Precisamos de mais informações para fazer isso. Mas acho que temos alguma ideia. E os resultados até agora são promissores para atingir 100% de desmineralização e atingir uma formação não nula, mas mínima de subprodutos orgânicos.”

O grupo de pesquisa de Xiao foi o primeiro no mundo a demonstrar a degradação de produtos químicos para sempre em temperaturas tão baixas quanto 150oC em três artigos publicados entre 2019 e 2021. O tratamento térmico tornou-se agora uma das tecnologias mais promissoras para degradar completamente os produtos químicos para sempre.

Em outro projeto, ele demonstrou como decompor o PFAS no solo inserindo calor extremo. Num artigo publicado em 2022, Xiao descobriu que o aquecimento da temperatura do solo a 500 graus durante apenas 30 minutos degradou 99% de todos os PFAS.

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