Los compuestos perfluoroalquil y polifluoroalquil (PFAS), un grupo diverso de sustancias químicas sintéticas, son ampliamente utilizados en productos que van desde semiconductores hasta espumas para apagar incendios, así como en utensilios de cocina antiadherentes. Su notable resistencia al calor, al aceite, a la grasa y al agua se debe a los fuertes enlaces químicos entre sus átomos. Sin embargo, esta excepcional durabilidad también implica que los PFAS son altamente persistentes en el medio ambiente, ganándose el apodo de «químicos eternos».
El uso de PFAS ha sido prohibido por convenciones internacionales debido a sus efectos perjudiciales sobre la salud humana y el medio ambiente. A pesar de que informes científicos recientes indican que su presencia contamina suelos y ríos, aún no existen tecnologías efectivas y sostenibles para su eliminación.
Investigación en tecnología de purificación de agua
Con el objetivo de alcanzar el sexto objetivo de desarrollo sostenible de las Naciones Unidas —garantizar agua limpia y saneamiento para todos—, un equipo de investigadores del Instituto de Ciencia de Tokio, Japón, liderado por el profesor asociado Toshihiro Isobe, ha centrado su atención en materiales basados en carbono para eliminar los PFAS del agua.
El equipo, bajo la dirección del profesor asociado Manabu Fujii, ha sintetizado un nuevo adsorbente capaz de atrapar estos compuestos en su superficie y ha desarrollado un método de destilación por membrana (MD) para purificar el agua contaminada. Esta investigación fue presentada como una conferencia invitada en el 23º Simposio Internacional sobre Procesamiento y Diseño de Eco-Materiales, celebrado del 13 al 16 de enero de 2025.
Isobe destacó la novedad de su enfoque, mencionando que «al utilizar lignina —un subproducto de la industria de pulpa y papel— y glucosa —una molécula de azúcar común— como fuentes de carbono, nuestro grupo de investigación ha empleado materiales sostenibles para el desarrollo de tecnologías de eliminación de PFAS. Además, el método de MD utilizado en nuestro estudio, que combina destilación y separación por membrana, ofrece una estrategia innovadora para eliminar PFAS del agua».
Los investigadores aprovecharon la diferencia de puntos de ebullición entre el agua y los PFAS para purificar el agua contaminada mediante el método de MD. La membrana de separación basada en carbono, que es hidrofóbica (sin afinidad por el agua) y porosa, rechaza eficazmente los PFAS, permitiendo solo el paso del vapor de agua. Un análisis experimental detallado demostró que el agua contaminada simulada, que contenía ácido perfluorooctanoico (PFOS) a una concentración de aproximadamente 500 ng/L, se redujo a aproximadamente 3 ng/L tras el tratamiento, por debajo de las normas ambientales globales.
Isobe concluyó esbozando los planes futuros para mejorar el método de purificación MD: «En la actualidad, la evaporación del agua contaminada simulada se logra mediante calefactores y depende de bombas de vacío para aumentar el flujo del vapor de agua. Sin embargo, en el futuro, aspiramos a cambiar a un método de calefacción solar para desarrollar un sistema sin electricidad que no dependa de calefactores».
Además de desarrollar el novedoso método MD para purificar agua contaminada por PFAS, el equipo de investigación realizó una serie de experimentos con adsorbentes derivados de lignina. Encontraron que cantidades mínimas de carbón activado (tratado con cloruro de zinc en una relación de 1:3) podían eliminar hasta el 99% de los PFAS en tan solo 10 minutos.
Este estudio presenta materiales basados en carbono novedosos y sostenibles que podrían impulsar el desarrollo de futuras tecnologías de purificación para abordar problemas ambientales críticos y persistentes.
