La contaminazione da PFAS nei sistemi idrici: 3M offre un accordo di $ 10,3 miliardi. Ma come si fa a distruggere una “chimica per sempre”?

All’inizio i prodotti chimici PFAS sembravano una buona idea. Come Teflon , hanno reso le pentole più facili da pulire a partire dagli anni ’40. Hanno reso le giacche impermeabili e i tappeti resistenti alle macchie. Involucri alimentari, schiuma antincendio, persino il trucco sembravano migliori con sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche.

Quindi i test hanno iniziato a rilevare PFAS nel sangue delle persone .

Oggi i PFAS sono pervasivi nel suolo, nella polvere e nell’acqua potabile di tutto il mondo. Gli studi suggeriscono che sono nel 98% dei corpi degli americani , dove sono stati associati a problemi di salute tra cui malattie della tiroide, danni al fegato e cancro ai reni e ai testicoli. Ora ci sono oltre 9.000 tipi di PFAS. Vengono spesso definiti “prodotti chimici per sempre” perché le stesse proprietà che li rendono così utili assicurano anche che non si decompongano in natura.

Di fronte a cause legali per la contaminazione da PFAS, il gigante industriale 3M, che ha prodotto PFAS per molti usi per decenni, ha annunciato un accordo di 10,3 miliardi di dollari con i fornitori di acqua pubblica il 22 giugno 2023, per aiutare a pagare i test e il trattamento. La società non ammette alcuna responsabilità nella transazione, che richiede l’approvazione del tribunale. La pulizia potrebbe costare molte volte tanto .

Ma come si cattura e si distrugge una sostanza chimica per sempre?

Il biochimico A. Daniel Jones e lo scienziato del suolo Hui Li lavorano su soluzioni PFAS presso la Michigan State University e hanno spiegato le promettenti tecniche testate oggi.

In che modo i PFAS passano dai prodotti di uso quotidiano all’acqua, al suolo e infine all’uomo?

Esistono due principali vie di esposizione al PFAS per entrare nell’uomo: l’acqua potabile e il consumo di cibo.

I PFAS possono penetrare nel suolo attraverso l’applicazione al terreno di biosolidi, ovvero fanghi provenienti dal trattamento delle acque reflue, e possono fuoriuscire dalle discariche. Se i biosolidi contaminati vengono applicati ai campi agricoli come fertilizzante , i PFAS possono entrare nell’acqua e nelle colture e negli ortaggi.

Ad esempio, il bestiame può consumare PFAS attraverso le colture che mangiano e l’acqua che bevono. Sono stati segnalati casi in Michigan , Maine e New Mexico di livelli elevati di PFAS nella carne bovina e nelle vacche da latte. Quanto sia grande il rischio potenziale per l’uomo è ancora in gran parte sconosciuto.

Gli scienziati del nostro gruppo di ricerca presso la Michigan State University stanno lavorando su materiali aggiunti al suolo che potrebbero impedire alle piante di assorbire PFAS, ma lascerebbero PFAS nel terreno.

Il problema è che queste sostanze chimiche sono ovunque e non esiste alcun processo naturale nell’acqua o nel suolo efficace per scomporle. Molti prodotti di consumo sono caricati con PFAS, inclusi trucco, filo interdentale, corde per chitarra e sciolina.

In che modo i progetti di bonifica rimuovono ora la contaminazione da PFAS?

Esistono metodi per filtrarli fuori dall’acqua. Le sostanze chimiche si attaccheranno al carbone attivo, per esempio. Ma questi metodi sono costosi per progetti su larga scala e devi ancora sbarazzarti dei prodotti chimici.

Ad esempio, vicino a un’ex base militare nei dintorni di Sacramento, in California, c’è un enorme serbatoio di carbone attivo che raccoglie circa 1.500 litri di acque sotterranee contaminate al minuto, le filtra e poi le pompa sottoterra. Quel progetto di bonifica è costato oltre $ 3 milioni , ma impedisce ai PFAS di passare all’acqua potabile utilizzata dalla comunità.

La US Environmental Protection Agency ha proposto di stabilire regolamenti legalmente applicabili per i livelli massimi di sei sostanze chimiche PFAS nei sistemi pubblici di acqua potabile. Due di queste sostanze chimiche, PFOA e PFOS, verrebbero riconosciute come singole sostanze chimiche pericolose, con azioni normative applicate quando i livelli di entrambi superano le 4 parti per trilione, che è sostanzialmente inferiore alla guida precedente.

Il filtraggio è solo un passaggio. Una volta catturato il PFAS, devi smaltire i carboni attivi caricati con PFAS e il PFAS continua a muoversi. Se seppellisci materiali contaminati in una discarica o altrove, i PFAS finiranno per fuoriuscire. Ecco perché trovare modi per distruggerlo è essenziale.

Quali sono i metodi più promettenti che gli scienziati hanno scoperto per abbattere i PFAS?

Il metodo più comune per distruggere i PFAS è l’incenerimento, ma la maggior parte dei PFAS è notevolmente resistente alla combustione. Ecco perché sono nelle schiume antincendio.

I PFAS hanno più atomi di fluoro attaccati a un atomo di carbonio e il legame tra carbonio e fluoro è uno dei più forti. Normalmente per bruciare qualcosa, devi rompere il legame, ma il fluoro resiste a staccarsi dal carbonio. La maggior parte dei PFAS si romperà completamente a temperature di incenerimento intorno ai 1.500 gradi Celsius (2.730 gradi Fahrenheit), ma è ad alta intensità energetica e gli inceneritori adatti sono scarsi.

Ci sono molte altre tecniche sperimentali che sono promettenti ma non sono state potenziate per trattare grandi quantità di sostanze chimiche.

Un gruppo di Battelle ha sviluppato l’ossidazione dell’acqua supercritica per distruggere i PFAS. Le alte temperature e pressioni cambiano lo stato dell’acqua, accelerando la chimica in un modo che può distruggere le sostanze pericolose. Tuttavia, il ridimensionamento rimane una sfida.

Altri stanno lavorando con reattori al plasma, che utilizzano acqua, elettricità e gas argon per abbattere i PFAS. Sono veloci, ma anche non facili da scalare.

Cosa potremmo vedere in futuro?

Molto dipenderà da ciò che apprendiamo da dove proviene principalmente l’esposizione umana al PFAS. Se l’esposizione proviene principalmente dall’acqua potabile, ci sono più metodi con potenziale. È possibile che alla fine possa essere distrutto a livello domestico con metodi elettrochimici, ma ci sono anche potenziali rischi che restano da capire, come la conversione di sostanze comuni come il cloruro in sottoprodotti più tossici.

La grande sfida della bonifica è assicurarsi di non peggiorare il problema rilasciando altri gas o creando sostanze chimiche dannose. Gli esseri umani hanno una lunga storia di tentativi di risolvere i problemi e di peggiorare le cose. I frigoriferi sono un ottimo esempio. Il freon, un clorofluorocarburo, era la soluzione per sostituire l’ammoniaca tossica e infiammabile nei frigoriferi, ma poi ha causato l’esaurimento dell’ozono stratosferico . È stato sostituito con idrofluorocarburi, che ora contribuiscono al cambiamento climatico .

Se c’è una lezione da imparare, è che dobbiamo riflettere sull’intero ciclo di vita dei prodotti. Quanto tempo abbiamo davvero bisogno che le sostanze chimiche durino?

Autori: A. Daniel Jones e Hui Li. Jones è professore di biochimica alla Michigan State University e Li è professore di chimica ambientale e del suolo alla Michigan State University. Originariamente pubblicato su The Conversation .