Una nuova ricerca suggerisce che gli ultrasuoni potrebbero avere un potenziale nel trattamento di un gruppo di sostanze chimiche dannose note come PFAS per eliminarle acque sotterranee contaminate.
Le industrie globali utilizzano ancora molti PFAS, i cosiddetti prodotti chimici per sempre. Credito immagine: Tasos Mansour tramite Unsplash, licenza gratuita
Inventate quasi un secolo fa, le sostanze per- e poli-fluoroalchiliche, note anche come “sostanze chimiche per sempre”, un tempo erano ampiamente utilizzate per creare prodotti come pentole, indumenti impermeabili e articoli per la cura personale.
Oggi gli scienziati comprendono che l’esposizione ai PFAS può causare una serie di problemi di salute umana come difetti congeniti e cancro. Ma poiché i legami all’interno di queste sostanze chimiche non si rompono facilmente, sono notoriamente difficili da rimuovere dall’ambiente.
Tali difficoltà hanno portato i ricercatori della Ohio State University a studiare come la degradazione ultrasonica, un processo che utilizza il suono per degradare le sostanze scindendo le molecole che le compongono, potrebbe funzionare contro diversi tipi e concentrazioni di queste sostanze chimiche.
Conducendo esperimenti su miscele prodotte in laboratorio contenenti tre composti di fluorotelomero solfonati di diverse dimensioni – composti PFAS tipicamente presenti nelle schiume antincendio – i risultati hanno mostrato che in un periodo di tre ore, i composti più piccoli si degradavano molto più velocemente di quelli più grandi.
Ciò è in contrasto con molti altri metodi di trattamento dei PFAS in cui i PFAS più piccoli sono in realtà più difficili da trattare.
“Abbiamo dimostrato che i composti più piccoli possono essere trattati, e in modo più efficace rispetto ai composti più grandi”, ha affermato il coautore dello studio Linda Tessitori, un professore di ingegneria civile, ambientale e geodetica presso la Ohio State University. “Questo è ciò che rende questa tecnologia potenzialmente davvero preziosa.”
La ricerca è stata pubblicata in Il giornale di chimica fisica A.
Questo articolo, uno dei pochi studi volti a sondare il modo in cui gli ultrasuoni potrebbero essere utilizzati per liberare l’ambiente circostante dalle sostanze chimiche tossiche PFAS, è un’estensione della precedente ricerca di Weavers che aveva stabilito che la stessa tecnologia potrebbe anche degradare i prodotti farmaceutici nei rubinetti municipali e nelle acque reflue.
“I composti PFAS sono unici perché molte delle tecnologie di distruzione che utilizziamo nell’ingegneria ambientale per altri composti difficili da rimuovere non funzionano per loro”, ha affermato Weavers. “Quindi abbiamo davvero bisogno di sviluppare una serie di tecnologie per capire quali potrebbero essere utili in diverse applicazioni”.
A differenza di altri metodi tradizionali per la distruzione di sostanze chimiche che tentano di scomporre i PFAS facendoli reagire con sostanze chimiche ossidanti, gli ultrasuoni funzionano per purificare queste sostanze emettendo suono a una frequenza molto inferiore a quella normalmente utilizzata per l’imaging medico, ha affermato Weavers.
L’onda di pressione bassa degli ultrasuoni comprime e separa la soluzione, che quindi crea sacche di vapore chiamate bolle di cavitazione.
“Quando le bolle collassano, acquistano così tanto slancio ed energia da comprimerle e sovracomprimerle, riscaldandole”, ha detto Weavers.
Proprio come le potenti camere di combustione, le temperature all’interno di queste minuscole bolle possono raggiungere fino a 10.000 Kelvin, ed è questo calore che rompe i legami stabili carbonio-fluoro di cui sono fatti i PFAS e rende i sottoprodotti essenzialmente innocui.
Sfortunatamente, questo metodo di degrado può essere costoso ed estremamente dispendioso in termini energetici, ma con poche altre opzioni, potrebbe essere qualcosa su cui il pubblico deve considerare di investire per proteggere le acque sotterranee per uso potabile e altri usi, ha affermato Weavers.
Mentre le industrie manifatturiere stanno iniziando ad abbandonare l’uso dei PFAS, le agenzie di regolamentazione stanno lavorando per sensibilizzare l’opinione pubblica su come evitarli.
All’inizio di quest’anno, la US Environmental Protection Agency ha proposto la Regolamento nazionale sull’acqua potabile primaria (NPDWR)che richiederebbe ai sistemi idrici pubblici di monitorare determinati PFAS, informare il pubblico di questi livelli e adottare misure per ridurli se superano un certo limite.
Poiché gli ultrasuoni sono così efficaci nel pulire i PFAS dalle soluzioni, lo studio conclude che gli scienziati e le agenzie governative dovrebbero prendere in considerazione il loro utilizzo nello sviluppo futuro della tecnologia di trattamento e insieme ad altri approcci di trattamento combinato.
Sebbene la ricerca di Weavers non sia pronta per essere ampliata per aiutare in più ampi sforzi anti-contaminazione, lo studio rileva che il loro lavoro potrebbe essere il passo di apertura verso la creazione di piccoli dispositivi di filtraggio dell’acqua ad alta energia per uso pubblico all’interno della casa.
“La nostra ricerca ruota attorno al tentativo di pensare a come scalare qualcosa di più grande e a cosa è necessario per farlo funzionare”, ha affermato Weavers. “Questi composti si trovano ovunque, quindi man mano che impariamo di più su di loro, capire come possono degradarsi e scomporsi è importante per far progredire la scienza”.
Fonte: Università statale dell’Ohio
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