Investigadores de la Universidad Oxford Brookes han desarrollado un método innovador para abordar una de las amenazas ambientales más persistentes del mundo: las sustancias químicas tóxicos en los suministros de agua globales.
Han desarrollado una nueva máquina llamada reactor hidrodinámico que utiliza burbujas que se forman y colapsan debido a cambios de presión, un proceso llamado cavitación. El reactor elimina sustancias tóxicas perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), también conocidas como "sustancias químicas eternas", del agua. El estudio ha sido publicado en la revista Chemical Engineering Journal.
las sustancias químicas PFAS fueron inventados en la década de 1930 y se utilizaron en productos como ropa impermeable, cajas de pizza, sartenes antiadherentes y alfombras resistentes a las manchas. Las preocupaciones sobre su toxicidad surgieron en la década de 1970 y fueron confirmadas por científicos a principios de la década de 2000. Se ha descubierto que son un peligro para la salud y que han contaminado los suministros de agua en todo el mundo. Estos químicos están asociados con enfermedades como colitis ulcerosa, problemas de tiroides, colesterol elevado, daño hepático y cáncer.
Eliminar las sustancias químicas PFAS de las fuentes de agua es un desafío global. Estos contaminan el agua procedentes de aguas residuales industriales, vertederos con productos contaminados, aguas residuales domésticas, así como aguas residuales y escorrentía agrícola.
El profesor Iakovos Tzanakis, especializado en Materiales de Ingeniería en Oxford Brookes y uno de los investigadores principales, dijo: "Una vez que el agua contaminada se vierte a ríos, lagos y mares, finalmente infiltra los suministros públicos de agua, incluyendo el agua potable para uso doméstico. Nuestro desafío ha sido encontrar una forma de tratar el agua de manera efectiva para eliminar las sustancias químicas PFAS de manera sostenible y a gran escala."
En el Reino Unido, la Royal Society of Chemists ha lanzado una campaña para reducir los niveles de PFAS en los suministros de agua. La UE planea restringir el uso de PFAS con nueva normativa que se introducirá en 2024. En Estados Unidos, también se han establecido niveles legalmente exigibles de PFAS para proteger la seguridad pública.
El profesor Tzanakis dijo: "Hasta ahora, los métodos para eliminar los PFAS del agua han sido costosos y laboriosos, utilizando productos químicos y limitados a escala de laboratorio. Pero la investigación que he llevado a cabo con mi colega, el Dr. Morteza Ghorbani, ha identificado una posible solución."
El profesor Tzanakis y el Dr. Ghorbani, un becario de la Royal Society-Newton en Oxford Brookes, colaboraron con la Universidad Sabanci (Turquía), el fabricante de electrodomésticos Beko (Turquía), el Instituto Real de Tecnología (Suecia) y el Instituto Sueco de Investigación Ambiental IVL para desarrollar y probar el reactor de cavitación hidrodinámica.
El reactor utiliza líquido en movimiento rápido en pequeños espacios para crear y hacer estallar muchas burbujas pequeñas, un proceso que ayuda a limpiar el agua.
El profesor Tzanakis dijo: "Esta tecnología puede revolucionar el tratamiento de aguas residuales, haciéndolo más seguro y sostenible para las comunidades de todo el mundo. Los avances en la cavitación hidrodinámica verde proporcionan una alternativa escalable a los métodos actuales, superando sus limitaciones."
Cuando el reactor de cavitación hidrodinámica, ecológico y eficiente en energía, fue probado en la planta de tratamiento de aguas residuales de Hammarby Sjöstad en Suecia, los resultados fueron mucho mejores de lo esperado.
El reactor logró una tasa de degradación de casi el 36% de 11 variantes comunes de PFAS en solo 30 minutos y no necesitó productos químicos adicionales.
El Dr. Ghorbani, quien también está afiliado a la Universidad Sabanci, dijo: "Los resultados fueron impresionantes. No esperábamos ese nivel de procesamiento de PFAS en tan poco tiempo. Ahora estamos explorando en profundidad los mecanismos fundamentales de eliminación de PFAS en la Universidad Oxford Brookes para controlar y optimizar mejor el proceso.
"Nuestro próximo paso es escalar nuestro reactor para tratar mayores volúmenes de aguas residuales que contienen PFAS. Nuestro objetivo es tratar volúmenes de hasta 20 litros. El reactor para esto ya ha sido construido. Después de eso, nuestro objetivo es tratar volúmenes de hasta 200 litros en una planta de tratamiento de aguas residuales en Suecia.
"Nuestra meta es potenciar este enfoque prometedor revelando la física intrincada que impulsa la tecnología mediante el uso de varios reactores en diferentes países. Queremos asegurar que esta tecnología esté lista para el tratamiento real de aguas residuales en un futuro cercano, conforme a la estrategia de la UE para 2035, cuando todos los residuos que contengan PFAS deben ser tratados."
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