Pesquisadores desenvolvem método mais ecológico e econômico para remediação do solo

Substâncias perfluoroalquílicas e polifluoroalquilas (PFAS), ou poluentes persistentes e bioacumulativos que podem se acumular no solo, ameaçam o meio ambiente e a saúde humana. PFAS, um grande grupo de produtos químicos sintéticos resistentes ao calor, óleo, água e graxa, são usados ​​em produtos de consumo, como espuma de bombeiro, embalagens de alimentos, carpetes, produtos de limpeza, papel e tinta.

Os métodos existentes para quebrar PFAS são frequentemente ineficientes, consumindo grandes quantidades de energia e água sem eliminar esses contaminantes. O processo REM, no entanto, oferece uma solução mais eficaz, eficiente e ecologicamente correta.

O processo REM usa inserções elétricas no solo mais biochar, um aditivo condutor ecologicamente correto, para aquecer rapidamente o solo contaminado a mais de 1.000 °C em segundos por meio de um pulso de corrente contínua. O calor intenso converte PFAS em fluoreto de cálcio, um mineral não tóxico, utilizando os compostos naturais de cálcio presentes no solo. Este método demonstrou altas eficiências de remoção (mais de 99%) e taxas de mineralização (mais de 90%).

“Nossa pesquisa mostra que esse processo eletrotérmico de alta temperatura pode mineralizar efetivamente PFAS em fluoreto de cálcio não tóxico”, disse Tour, o TT e WF Chao Professor de Química e professor de ciência de materiais e nanoengenharia. “O processo retém propriedades essenciais do solo e melhora a saúde do solo aumentando o suprimento de nutrientes e apoiando a infiltração de artrópodes.”

Este avanço se baseia em trabalhos anteriores em que o aquecimento eletrotérmico foi usado para vaporizar metais pesados ​​e converter poluentes orgânicos no solo em materiais de grafite não tóxicos. No estudo atual, a equipe de pesquisa misturou solo com biochar e aplicou uma corrente pulsada, obtendo aquecimento e mineralização rápidos. A eficácia do processo foi confirmada por métodos de teste avançados, incluindo cromatografia líquida-espectrometria de massa e cromatografia iônica.

O processo REM se destaca por sua velocidade, eficiência, escalabilidade e benefícios ambientais. O método reduz o consumo de energia, as emissões de gases de efeito estufa e o uso de água em comparação com as práticas de remediação existentes. O processo em escala de laboratório pode lidar com até 2 quilos de solo por lote, marcando um passo significativo em direção a sistemas de aplicação em larga escala no local que estão sendo projetados atualmente.

“Este método oferece uma abordagem mais ecologicamente correta e econômica para a remediação do solo”, disse Yi Cheng, um bolsista da Rice Academy e pesquisador associado de pós-doutorado no laboratório Tour. “Estamos animados com o potencial para testes de campo e implantação mais ampla em um futuro próximo.”

Este estudo foi uma colaboração entre a Rice e o Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Engenheiros do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA, financiado pela Rice Academy Fellowship, pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea e pelo Corpo de Engenheiros do Exército.

Outros autores incluem Bing Deng, Phelecia Scotland, Lucas Eddy, Karla Silva, Bowen Li, Kevin Wyss, Jinhang Chen, Qiming Liu, Tengda Si e Shichen Xu do Departamento de Química da Rice; Arman Hassan e Matthew McCary do Departamento de Biociências da Rice; Bo Wang e Michael Wong do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Rice; Mine Ucak-Astarlioglu e Christopher Griggs do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Engenheiros do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA; Xiaodong Gao, Debadrita Jana e Mark Torres do Departamento de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias da Rice; Khalil JeBailey e Boris Yakobson do Departamento de Ciência dos Materiais e Nanoengenharia da Rice; e Yufeng Zhao da Universidade Corban.