Micropoluentes que destroem o planeta

Cerca de duas décadas atrás, a maior parte da conversa sobre micropoluentes destruidores de planetas estava centrada nos nonilfenóis (NPs). Mas depois que todas as implicações ambientais dessas substâncias foram totalmente avaliadas, medidas foram tomadas para limitar seu impacto. A União Europeia proibiu seu uso na produção de têxteis ou vestuário em 2004 e, posteriormente, em 2015, votou a proibição da importação de tais itens contendo NPs.

Um ponto chave sobre esses micropoluentes é que a maioria tem algum tipo de físico-química e/ou bioquímica associada a eles. Alguns são substancialmente biodegradados e alguns mais podem ser quimicamente oxidados por oxidação avançada. Além disso, muitos estão associados aos sólidos da lama, em parte relacionados à sua hidrofobicidade.

No entanto, embora a associação com o lodo implique sua remoção da água, isso não equivale à sua destruição. O destino dessas espécies na lama torna-se então uma preocupação primordial. E, novamente, para várias dessas espécies, a remoção substancial pode ser fornecida por digestão anaeróbica. No entanto, este não parece ser o caso de uma das classes mais recentes de microcontaminantes preocupantes – PFAS.

PFAS (substâncias perfluoroalquil e polifluoroalquil) são gerados a partir da quebra de polímeros fluorados. Por serem totalmente fluorados, a barreira de ativação para sua quebra é enorme. Atualmente, os únicos processos totalmente comercializados e implementados que parecem ser potencialmente capazes de destruir o PFAS – ou seja, convertê-lo totalmente em seu conteúdo mineral – são os termoquímicos.

Imagem: Molécula PFAS

Teste de incineração de PTFE bem-sucedido

Como acontece com a maioria dos estudos de pesquisa, as investigações de destruição térmica de PFAS foram predominantemente em escala de bancada, embora os resultados de um teste bem-sucedido com base na incineração de PTFE (comercialmente conhecido como Teflon) tenham sido relatados na instalação piloto de combustão BRENDA em Karlsruhe (Aleksandrov et al, 2019). Parece que as substâncias PFAS – ou orgânicos fluorados em geral – seguem as mesmas regras gerais de estabilidade térmica dos compostos orgânicos: a estabilidade aumenta com a diminuição do tamanho molecular. Esta parece ser mais uma demonstração de que o tamanho é importante e implica que o orgânico fluorado mais estável é o tetrafluorometano (CF₄).

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Quão alta é a temperatura necessária para destruir completamente o CF₄?

Alguns primeiros estudos teóricos baseados em energias de ligação (Tsang et al, 1998) determinaram uma temperatura superior a 1.400 °C. No entanto, os estudos práticos mais recentes em escala de bancada sobre o assunto, listados em uma revisão publicada produzida pelos consultores Brown e Caldwell (Winchell et al, 2020), indicaram que temperaturas de 1.000 – 1.100 °C são suficientes para reduzir o PFAS a não concentrações detectáveis ​​no gás de combustão. Embora essa faixa de temperatura seja certamente mais atingível do que o valor teórico, ela ainda é 200 – 300 °C a mais do que aquela alcançada na borda livre de um incinerador de leito de areia fluidificado regular.

Então, existe uma alternativa?

Bem, existem outros processos termoquímicos, é claro. Estes incluem os processos oxidativos (como a oxidação úmida e a oxidação com água supercrítica) e os não oxidativos como a pirólise e carbonização/liquefação/gaseificação hidrotérmica (HTC / HTL / HTG). Os processos não oxidativos têm temperaturas relativamente baixas e fornecem produtos nominalmente úteis de conteúdo calorífico significativo.

Alguns estudos (Yu et al, 2020) indicaram desfluoração significativa de algumas das espécies perfluoradas, por exemplo ácido perfluorooctanóico (PFOA), por HTL. No entanto, para outras espécies, por exemplo perfluorooctano sulfonato (PFOS), a degradação é muito mais limitada. Parece que uma proporção significativa do PFOS acaba no produto de petróleo bruto. Embora isso implique que haja liberação mínima para o fluxo aquoso, significa, no entanto, que há liberação potencial de PFAS a partir da atualização posterior e do uso final desta fração de óleo.

E aí está o desafio. As espécies perfluoradas são múltiplas e suas reatividades térmicas individuais diferem significativamente. Só porque é possível mineralizar ou desfluorinar uma espécie, e especificamente aquelas caracterizadas por um grupo de ácido carboxílico, não significa que aqueles com o grupo funcional sulfonato irão seguir o exemplo. O que é quase certo, entretanto, é que os processos termoquímicos são substancialmente mais eficazes na destruição dessas substâncias altamente refratárias e potencialmente onerosas para o meio ambiente do que espalhá-las na terra.

Fonte: Sludge Processing.

Traduzido e adaptado por Renata Mafra

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