Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), un diverso grupo de compuestos químicos sintéticos, se emplean en productos tan variados como semiconductores, espumas extintoras, utensilios antiadherentes y materiales resistentes al calor. Gracias a los fuertes enlaces entre sus átomos, estos compuestos muestran una notable resistencia al calor, al aceite, a la grasa y al agua. Sin embargo, esta misma característica los hace extremadamente persistentes en el medio ambiente, lo que les ha valido el sobrenombre de “sustancias químicas eternas”.
Debido a sus efectos nocivos sobre la salud humana y el entorno, el uso de PFAS ha sido prohibido por convenios internacionales. Aunque informes científicos recientes indican que los suelos y los ríos están contaminados con PFAS, faltan tecnologías eficaces y sostenibles para eliminarlos. En cumplimiento del sexto objetivo de desarrollo sostenible de las Naciones Unidas (agua limpia y saneamiento para todos), un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias de Tokio (Science Tokyo) (Japón), dirigido por el profesor asociado Toshihiro Isobe, del Departamento de Ciencia de los Materiales, ha centrado su atención en los materiales a base de carbono para eliminar los PFAS del agua.
Liderado por el profesor asociado Toshihiro Isobe del Departamento de Ciencia de los Materiales, y en colaboración con el profesor asociado Manabu Fujii del Departamento de Ingeniería Civil y Medioambiental, el equipo sintetizó una novedosa sustancia adsorbente capaz de atrapar estas moléculas en su superficie y desarrolló un método de destilación por membrana (DM) para purificar el agua contaminada. Los resultados se presentaron como ponencia invitada en el XXIII Simposio Internacional sobre Procesamiento y Diseño de Materiales Ecológicos, celebrado del 13 al 16 de enero de 2025.
Isobe et al. (2025) | The 23rd International Symposium on Eco-Materials Processing and Design (ISEPD2025).
Utilizando lignina —un subproducto de la industria papelera— y glucosa, una molécula común del azúcar, los investigadores han empleado fuentes de carbono sostenibles en el desarrollo de tecnologías para eliminar PFAS. Adicionalmente, el método DM empleado en el estudio, que combina la destilación con la separación por membranas, ofrece una estrategia innovadora para depurar el agua.
Los investigadores aprovecharon la diferencia en los puntos de ebullición entre el agua y los PFAS para purificar la muestra contaminada mediante el método DM. Asimismo, la membrana de separación hidrófoba, elaborada a partir de carbono poroso, rechazó eficazmente los PFAS, permitiendo únicamente el paso del vapor de agua. Un análisis experimental exhaustivo reveló que, tras el tratamiento con DM, el agua contaminada simulada —que inicialmente contenía ácido perfluorooctanesulfónico (PFOS) a una concentración de aproximadamente 500 ng/L— presentaba niveles reducidos a cerca de 3 ng/L, muy por debajo de las normativas medioambientales internacionales.
Isobe concluye esbozando planes futuros para optimizar el método de purificación por DM: "En la actualidad, la evaporación del agua contaminada con PFAS simulada se consigue utilizando calentadores y depende de bombas de vacío para aumentar el flujo de vapor de agua. Sin embargo, en el futuro, pretendemos cambiar a un método de calentamiento solar para desarrollar un sistema sin electricidad que no dependa de calentadores."
Además de este innovador método DM, el equipo llevó a cabo experimentos con adsorbentes derivados de la lignina y descubrió que pequeñas cantidades de carbón activado —tratado con cloruro de zinc en una proporción de 1:3— podían eliminar hasta el 99% de los PFAS en apenas 10 minutos.
En conjunto, este estudio presenta materiales novedosos y sostenibles a base de carbono que podrían impulsar el desarrollo de futuras tecnologías de purificación para resolver problemas medioambientales críticos y persistentes.
