Los PFAS (sustancias perfluoroalquílicas y polifluoroalquílicas) son un grupo de compuestos orgánicos sintéticos que se utilizan en numerosas aplicaciones industriales y comerciales debido a sus propiedades químicas y físicas únicas. Al mismo tiempo, su persistencia, movilidad y efectos toxicológicos los convierten en un gran reto para el tratamiento de aguas industriales y residuales.

Los PFAS también se conocen como "sustancias químicas para siempre", ya que apenas se degradan en el medio ambiente y pueden acumularse en los organismos, así como en los recursos hídricos y del suelo. Su eliminación requiere procesos y tecnologías especializados.

Propiedades químicas y físicas de los PFAS

Los PFAS se caracterizan por las siguientes propiedades:

1. Estructura química:

   • Consiste en una cadena de átomos de carbono total o parcialmente sustituidos por átomos de flúor.
   • El enlace C-F es uno de los más fuertes de la química y confiere a los PFAS su estabilidad térmica, resistencia química e hidrofobicidad.

2. Persistencia:

   • Los PFAS son extremadamente estables frente a la degradación biológica y química.
   • Su vida media en el medio ambiente y en los organismos vivos es de varios años a décadas.

3. Propiedades hidrófilas y lipofílicas:

   • Los PFAS son anfifílicos, es decir, tienen propiedades hidrófobas y lipófobas.

4. Movilidad:

   • Las cadenas largas como el PFOA (ácido perfluorooctanoico) o el PFOS (sulfonato de perfluorooctano) son muy móviles y pueden contaminar las aguas subterráneas y superficiales a grandes distancias.

Fuentes de PFAS

Los PFAS se utilizan en diversos productos y procesos, entre ellos

1. procesos industriales

Los PFAS se utilizan en procesos industriales para aprovechar propiedades funcionales específicas como la estabilidad química, la hidrofobicidad y la resistencia a la temperatura. Estas son algunas de sus principales aplicaciones:

a) Producción de espumas contra incendios (AFFF)

• Las espumas formadoras de película acuosa (AFFF ) a base de PFAS se utilizan para extinguir líquidos rápidamente inflamables como la gasolina o el aceite.
• Forman una capa de espuma químicamente estable que separa el oxígeno del foco del incendio y hace que la lucha contra el fuego sea eficaz.
• Ámbitos de aplicación: Aeropuertos, plantas petroquímicas, instalaciones militares.
• Problema: los residuos de estas espumas suelen llegar directamente al suelo o a las aguas subterráneas y desde allí se extienden por grandes zonas.

b) Galvanoplastia y tratamiento de superficies

• Los PFAS se utilizan como agentes humectantes en galvanoplastia para minimizar las salpicaduras durante el proceso de revestimiento y producir capas uniformes en las superficies metálicas.
• Aplicaciones típicas: Producción de revestimientos anticorrosión y productos metálicos duraderos.
• Peligro: las aguas residuales de producción suelen contener altas concentraciones de PFAS, que pueden entrar en el medio ambiente sin tratamiento.

c) Industria textil y del cuero

• Los PFAS se utilizan como revestimientos repelentes del agua, la suciedad y la grasa en textiles, artículos de cuero y alfombras.
• Ejemplos: Ropa de exterior impregnada, zapatos hidrófugos, fundas de sofá antimanchas.
• Problema medioambiental: Desechos y residuos de la producción y lixiviación de PFAS durante el uso y la limpieza.

2. productos de consumo

Muchos productos cotidianos contienen PFAS, ya que los hacen más duraderos, resistentes y funcionales. Algunas de sus principales aplicaciones son:

a) Revestimientos antiadherentes en los utensilios de cocina

• Los PFAS, en particular el PTFE (politetrafluoroetileno), se utilizan para los revestimientos antiadherentes de ollas y sartenes.
• Ventajas: Mayor resistencia al calor y fácil limpieza.
• Problema: el desgaste del revestimiento durante su uso puede liberar pequeñas cantidades de PFAS, que pueden acabar en el medio ambiente o en los alimentos.

b) Impregnaciones para papel, cartón y envases

• Los PFAS confieren a los productos de papel propiedades repelentes al agua y la grasa.
• Ejemplos: Envases para productos de comida rápida, cajas de pizza, bolsas de palomitas para microondas.
• Peligro: Tras su uso, este envase acaba en los residuos y libera PFAS durante su descomposición, por ejemplo, en los lixiviados de vertedero.

c) Productos de limpieza y abrillantadores

• Los productos que contienen PFAS se utilizan para producir revestimientos repelentes del agua y la suciedad para superficies como el vidrio, el metal y la cerámica.
• Ejemplo: abrillantadores de vehículos, limpiacristales, agentes protectores para muebles.
• Problema: Los PFAS se liberan en las aguas residuales a través del uso y el aclarado posterior.

3. aguas residuales y vertederos

Los PFAS procedentes de procesos industriales y productos de consumo acaban liberándose en el medio ambiente:

a) Aguas residuales de producción

• Las aguas residuales de las plantas industriales suelen contener altas concentraciones de PFAS, sobre todo si se vierten en masas de agua sin un tratamiento adecuado.
• Industrias con emisiones especialmente elevadas: producción química, fábricas textiles, transformación de metales y producción de plásticos.

b) Lixiviados de vertedero

• Los materiales contaminados con PFAS, como envases impregnados, textiles o residuos de espumas extintoras, suelen almacenarse en vertederos.
• Cuando estos residuos se descomponen, los PFAS se liberan en el lixiviado, que puede entrar en las aguas subterráneas o superficiales si no se trata.
• Reto: La movilidad de los PFAS dificulta su recuperación de los lixiviados.

c) Fuentes difusas

• Los PFAS también se liberan a partir de fuentes difusas, por ejemplo a través de la entrada atmosférica o de zonas agrícolas que han sido fertilizadas con lodos de depuradora contaminados con PFAS.
• Estos insumos son difíciles de controlar y contribuyen a la contaminación a gran escala.

Retos que plantean los PFAS en el tratamiento del agua y las aguas residuales

1. Efectos sobre la salud:

   • Los PFAS son bioacumulativos y se sospecha que son cancerígenos, alteradores endocrinos e inmunotóxicos.
   • Influyen en la reproducción, el sistema hormonal y el sistema inmunitario.

2. Requisitos reglamentarios:

   • Ya están en vigor o se están introduciendo en todo el mundo límites legales estrictos para los PFAS en el agua potable y las aguas residuales.
   • En la UE, por ejemplo, se aplica un máximo de 0,1 µg/L a los PFOA y PFOS en el agua potable.

3. Retos tecnológicos:

   • Los PFAS son difíciles de degradar y no pueden eliminarse mediante procesos convencionales de tratamiento del agua o de las aguas residuales, como la clarificación biológica o la simple filtración.

Tecnologías para la eliminación de PFAS

La eliminación de PFAS del agua requiere procesos especializados e innovadores. Las tecnologías más importantes incluyen

1. adsorción por carbón activado

• Mecanismo: las moléculas de PFAS se adsorben en la superficie porosa del carbón activado.
• Ventajas: Alta eficacia en la eliminación de PFAS de cadena larga (por ejemplo, PFOS, PFOA).
• Limitaciones: Menos eficaz con PFAS de cadena corta, que son menos hidrófobos. Es necesario regenerar o sustituir periódicamente el carbón activado.

2. sistemas intercambiadores de iones

• Mecanismo: los PFAS se unen a las superficies de las resinas mediante interacciones iónicas.
• Ventajas: Muy eficaz para PFAS de cadena corta.
• Restricciones: Elevados costes de explotación y regeneración periódica.

3. proceso de oxidación

• UV/ozono, Fenton o UV/H2O2:
  • Descomposición parcial de PFAS por radicales hidroxilo altamente reactivos.
  • Eficaz para determinados PFAS, como los PFOS, pero no para todos.
• Restricciones:
  • Elevadas necesidades energéticas.
  • Riesgo de formación de productos intermedios tóxicos