As PFAS (substâncias per- e polifluoroalquílicas) são um grupo de compostos orgânicos sintéticos utilizados em numerosas aplicações industriais e comerciais devido às suas propriedades químicas e físicas únicas. Ao mesmo tempo, a sua persistência, mobilidade e efeitos toxicológicos tornam-nos um grande desafio para o tratamento de águas industriais e de águas residuais.

Os PFAS são também conhecidos como "produtos químicos eternos", uma vez que dificilmente se degradam no ambiente e podem acumular-se nos organismos, bem como nos recursos hídricos e no solo. A sua remoção exige processos e tecnologias especializados.

Propriedades químicas e físicas dos PFAS

Os PFAS são caracterizados pelas seguintes propriedades:

1. Estrutura química:

   • São constituídos por uma cadeia de átomos de carbono total ou parcialmente substituídos por átomos de flúor.
   • A ligação C-F é uma das ligações mais fortes da química e confere aos PFAS a sua estabilidade térmica, resistência química e hidrofobicidade.

2. Persistência:

   • Os PFAS são extremamente estáveis à degradação biológica e química.
   • A sua meia-vida no ambiente e nos organismos vivos é de vários anos a décadas.

3. Propriedades hidrofílicas e lipofílicas:

   • Os PFAS são anfifílicos, ou seja, têm propriedades repelentes de água (hidrofóbicas) e repelentes de gorduras (lipofóbicas).

4. Mobilidade:

   • As cadeias longas, como o PFOA (ácido perfluorooctanóico) ou o PFOS (perfluorooctanossulfonato), são altamente móveis e podem contaminar as águas subterrâneas e superficiais a longas distâncias.

Fontes de PFAS

Os PFAS são utilizados numa vasta gama de produtos e processos, incluindo

1. processos industriais

Os PFAS são utilizados em processos industriais para utilizar propriedades funcionais específicas, como a estabilidade química, a hidrofobicidade e a resistência à temperatura. Eis algumas das principais aplicações:

a) Produção de espumas de combate a incêndios (AFFF)

• As espumas formadoras de película aquosa (AFFF) à base de PFAS são utilizadas para extinguir líquidos rapidamente inflamáveis, como gasolina ou óleo.
• Formam uma camada de espuma quimicamente estável que separa o oxigénio da fonte do incêndio e torna o combate ao fogo eficaz.
• Áreas de aplicação: Aeroportos, fábricas petroquímicas, instalações militares.
• Problema: Os resíduos destas espumas acabam muitas vezes diretamente no solo ou nas águas subterrâneas, de onde se espalham por grandes áreas.

b) Eletrodeposição e tratamento de superfície

• Os PFAS são utilizados como agentes molhantes na galvanoplastia para minimizar os salpicos durante o processo de revestimento e para produzir camadas uniformes nas superfícies metálicas.
• Aplicações típicas: Produção de revestimentos anti-corrosão e produtos metálicos duradouros.
• Perigo: As águas residuais de produção contêm frequentemente concentrações elevadas de PFAS, que podem entrar no ambiente sem tratamento.

c) Indústria têxtil e do couro

• Os PFAS são utilizados como revestimentos repelentes de água, sujidade e gordura em têxteis, artigos de couro e tapetes.
• Exemplos: Vestuário de exterior impregnado, sapatos repelentes de água, capas de sofá resistentes a nódoas.
• Problema ambiental: Resíduos e detritos da produção e lixiviação de PFAS durante a utilização e a limpeza.

2. produtos de consumo

Muitos produtos do quotidiano contêm PFAS, uma vez que os tornam mais duráveis, resistentes e funcionais. Algumas das principais aplicações são:

a) Revestimentos antiaderentes em utensílios de cozinha

• Os PFAS, em particular o PTFE (politetrafluoroetileno), são utilizados em revestimentos antiaderentes de tachos e panelas.
• Vantagens: Maior resistência ao calor e facilidade de limpeza.
• Problema: O desgaste do revestimento durante a utilização pode libertar pequenas quantidades de PFAS, que podem acabar no ambiente ou nos alimentos.

b) Impregnações para papel, cartão e embalagens

• Os PFAS conferem aos produtos de papel propriedades repelentes de água e gordura.
• Exemplos: Embalagens para produtos de restauração rápida, caixas de pizza, sacos de pipocas para micro-ondas.
• Perigo: Após a utilização, esta embalagem acaba nos resíduos e liberta PFAS durante a decomposição, por exemplo, em lixiviados de aterros.

c) Produtos de limpeza e de polimento

• Os produtos que contêm PFAS são utilizados para produzir revestimentos repelentes de água e sujidade para superfícies como o vidro, o metal e a cerâmica.
• Exemplo: polidores de veículos, limpa-vidros, agentes de proteção para mobiliário.
• Problema: Os PFAS são libertados nas águas residuais através da utilização e subsequente enxaguamento.

3. águas residuais e aterros sanitários

Os PFAS provenientes de processos industriais e de produtos de consumo acabam por ser libertados no ambiente:

a) Águas residuais de produção

• As águas residuais de instalações industriais contêm frequentemente concentrações elevadas de PFAS, especialmente se forem descarregadas em massas de água sem tratamento adequado.
• Indústrias com emissões particularmente elevadas: produção química, fábricas de têxteis, transformação de metais e produção de plásticos.

b) Lixiviado de aterro

• Os materiais contaminados com PFAS, como embalagens impregnadas, têxteis ou resíduos de espuma de extinção de incêndios, são frequentemente armazenados em aterros sanitários.
• Quando estes resíduos são decompostos, os PFAS são libertados no lixiviado, que pode entrar nas águas subterrâneas ou superficiais se não for tratado.
• Desafio: A mobilidade dos PFAS dificulta a recuperação do lixiviado.

c) Fontes difusas

• Os PFAS são também libertados a partir de fontes difusas, por exemplo através da entrada na atmosfera ou de zonas agrícolas que foram fertilizadas com lamas de depuração contaminadas com PFAS.
• Estes factores de produção são difíceis de controlar e contribuem para a contaminação em grande escala.

Desafios colocados pelos PFAS no tratamento da água e das águas residuais

1. Efeitos na saúde:

   • Os PFAS são bioacumulativos e suspeitos de serem cancerígenos, desreguladores endócrinos e imunotóxicos.
   • Influenciam a reprodução, o sistema hormonal e o sistema imunitário.

2. Requisitos regulamentares:

   • Já estão em vigor ou estão a ser introduzidos em todo o mundo limites legais rigorosos para os PFAS na água potável e nas águas residuais.
   • Na UE, por exemplo, aplica-se um máximo de 0,1 µg/L ao PFOA e aos PFOS na água potável.

3. Desafios tecnológicos:

   • Os PFAS são difíceis de degradar e não podem ser removidos por processos convencionais de tratamento de água ou de águas residuais, como a clarificação biológica ou a filtração simples.

Tecnologias para a remoção de PFAS

A remoção de PFAS da água requer processos especializados e inovadores. As tecnologias mais importantes incluem

1. adsorção por carvão ativado

• Mecanismo: As moléculas de PFAS são adsorvidas na superfície porosa do carvão ativado.
• Vantagens: Elevada eficiência na remoção de PFAS de cadeia longa (por exemplo, PFOS, PFOA).
• Limitações: Menos eficaz com PFAS de cadeia curta, que são menos hidrofóbicos. É necessária a regeneração ou substituição regular do carvão ativado.

2. Sistemas de permutadores de iões

• Mecanismo: Os PFAS ligam-se às superfícies das resinas através de interações iónicas.
• Vantagens: Muito eficaz para PFAS de cadeia curta.
• Restrições: Custos de funcionamento elevados e regeneração regular.

3. processo de oxidação

• UV/ozona, Fenton ou UV/H2O2:
  • Decomposição parcial de PFAS por radicais hidroxilo altamente reactivos.
  • Eficaz para certos PFAS, como os PFOS, mas não para todos.
• Restrições:
  • Necessidades energéticas elevadas.
  • Risco de formação de intermediários tóxicos