À medida que as tecnologias de tratamento continuam surgindo, a CDM Smith (empresa de engenharia e construção com sede em Boston, EUA) revisa algumas considerações sobre as opções existentes e apresenta uma nova.
As substâncias per e polifluoroalquil (PFAS) são alguns dos produtos químicos mais difíceis de quebrar, ou destruir, devido à força da ligação carbono-flúor, a ligação mais forte em química. A maioria das tecnologias destrutivas de PFAS requerem temperaturas ou pressões extremas, condições cáusticas ou aditivos químicos agressivos e consomem enormes quantidades de energia.
Atualmente, nenhuma tecnologia destrutiva foi demonstrada em escala real para grandes volumes de água contaminada. Além disso, os fornecedores de água potável contam com tecnologias convencionais usando sorção, troca iônica ou sequestro para separar e concentrar os PFAS em outros meios ou fluxos de resíduos. No entanto, isso representa o risco de liberar novamente esses produtos químicos “para sempre” de volta ao meio ambiente. Como tal, a destruição é um passo crítico para resolver a crise global dos PFAS.
Hoje, tecnologias de destruição, como oxidação eletroquímica (ECO), plasma e oxidação em água supercrítica, demonstraram habilidades para quebrar os PFAS. Para integrar essas tecnologias promissoras para o futuro tratamento de água, são necessários “trens de tratamento”(treatment trains) que primeiro separam e concentram PFAS para reduzir o volume e viabilizar esses (e outros) tratamentos destrutivos.
Separar e Concentrar
Para atender às necessidades urgentes de remover os PFAS do abastecimento de água potável, desenvolvemos métodos para avaliar, projetar e implementar em escala real tecnologias confiáveis, como carvão ativado granular (GAC), troca iônica (IX) e osmose reversa (RO) para tratamento dos PFAS. No entanto, essas tecnologias ainda geram fluxos de resíduos carregados de PFAS com volumes que muitas vezes são impraticáveis para tratar com tecnologias destrutivas. Nossos pesquisadores vêm testando rigorosamente novas formas de separar e concentrar os PFAS, que podem ser usados junto ou no lugar desses tratamentos convencionais.
Uma tecnologia particularmente promissora depende do uso de bolhas de ar para “retirar” os PFAS da água e transformá-lo em espumas, que são condensadas em soluções de PFAS altamente concentradas. Essa tecnologia atingiu fatores de concentração de 90.000 vezes em escala real e otimizações contínuas estão trabalhando para atingir fatores de concentração de um milhão de vezes.
Em outras palavras, 1.000.000 de galões (3.800.000 litros) de PFAS poderiam ser tratados gerando aproximadamente de 1 (3,8 litros) a 10 galões (38 litros) de concentrado de PFAS para tratamento destrutivo. Juntamente com o EPOC Enviro, a CDM Smith vem testando rigorosamente o fracionamento de espuma ativa de superfície (SAFF®) em nosso conceito de “trem de tratamento”. Recentemente, concluímos a primeira aplicação piloto nos EUA, tratando com sucesso 265.000 galões (1.007.000 litros) de águas subterrâneas contaminadas com PFAS e gerando 3 galões (11,4 litros) de concentrado de PFAS.O concentrado foi enviado para nosso laboratório em Denver, onde está sendo tratado com nosso sistema piloto ECO destrutivo.
Destruição
Várias tecnologias de destruição de PFAS estão em desenvolvimento (consulte https: //pfas-1.itrcweb.org/12-treatment-technologies/).
As tecnologias de destruição promissoras, que progrediram da escala de bancada para piloto incluem ECO, plasma, redutor de UV, hidrotérmica e oxidação em água supercrítica. Essas tecnologias trataram com sucesso uma série de amostras de água altamente concentradas com PFAS e são consideradas ideais para tratamento destrutivo, incluindo um ou mais dos seguintes:
- Concentrados de espuma formadora de filme aquoso (AFFF)
- Água subterrânea dentro das áreas de origem dos PFAS
- Fluxos de resíduos de remediação (como efluentes gerados pela regeneração de carvão ativado (GAC) ou resina de troca iônica regenerável (IX); fracionamento de espuma, lavagem de solo, concentrados de osmose reversa (RO) rejeitados; química ou eletrocoagulação.
- Aterro sanitário ou biossólido lixiviado
Oxidação Eletroquímica (ECO)
Nossos pesquisadores provaram que a Oxidação Eletroquímica (ECO) reduz efetivamente a alta concentração de PFAS, normalmente alcançando reduções de 90% a 99,999% em estudos de laboratório e piloto.
A ECO usa uma célula eletroquímica para gerar corrente elétrica entre um ânodo reativo e um cátodo (os eletrodos). O processo degrada os PFAS por meio de dois mecanismos:
- Oxidação anódica (eletrólise direta) – O PFAS adsorvem na superfície do ânodo e são destruídos diretamente no eletrodo por uma reação de transferência direta de elétrons.
- Oxidação indireta – Fortes radicais oxidantes e não seletivos (como hidroxila, oxigênio, sulfato e carbonato) são gerados in situ que reagem e decompõem os PFAS nas reações líquidas em massa.
Escolhendo uma abordagem de destruição
Devido à alta demanda por tecnologias destrutivas dos PFAS, elas são frequentemente promovidas às pressas sem demonstrar uma destruição completa (por exemplo, desfluoração) e sem confiança de que a tecnologia possa atender aos rigorosos requisitos de descarga de efluentes. A viabilidade dessas tecnologias deve ser cuidadosamente considerada para cada nova aplicação. Para desenvolver efetivamente uma abordagem de “trem de tratamento”, devem ser considerados a compatibilidade de tecnologia, as restrições de engenharia e os requisitos de operação e manutenção (O&M).
Atualmente, a avaliação de tecnologia para um determinado local/aplicação (site/application) deve incluir testes em escala de bancada e piloto para demonstrar a tecnologia e incorporar a viabilidade econômica no processo de seleção. Uma abordagem cuidadosa garantirá que o sistema possa atender aos volumes de tratamento, taxas e critérios de descarga necessários.
O desenvolvimento e comercialização de tecnologias de destruição dos PFAS é bem recente. Os benefícios e limitações da tecnologia devem ser discutidos com os provedores de tecnologia, incluindo:
- Demanda de energia e eficiência para atingir as metas de tratamento desejadas na escala necessária para o sistema.
- Preocupações com a saúde e segurança.
- Requisitos de O&M e longevidade do sistema.
- Escala de sistemas disponíveis e viabilidade de operação dos sistemas em larga escala, se necessário.
- Potencial para destruição incompleta dos PFAS, resultando em acúmulo de intermediários fluorados que são gerados, mas não mensuráveis.
- Viabilidade de atingir requisitos de tratamento rigorosos (ou seja, muito baixos). Muitas vezes, uma abordagem de “trem de tratamento” pode ser necessária antes da descarga do efluente.
- Eficácia na destruição de todos os produtos químicos PFAS, incluindo os PFAS de cadeia curta (que geralmente são mais difíceis de tratar) e precursores como fontes de ácidos perfluoroalquil (PFAAs).
- Geração de subprodutos tóxicos não-PFAS, como perclorato ou ácido fluorídrico. Por exemplo, sabe-se que o perclorato é formado durante o tratamento de oxidação eletroquímica devido à oxidação agressiva do cloreto na água de alimentação. Embora o perclorato possa ser tratado facilmente, os sistemas de tratamento devem considerar e tratar o perclorato no processo
A CDM Smith vem pesquisando a destruição dos PFAS há quase uma década. Nossa abordagem para avaliar tecnologias destrutivas dos PFAS em um local, inclui testes de tratabilidade nos níveis de bancada, piloto e escala real, usando três linhas de evidência para confirmar a destruição completa dos PFAS.
Autores: Tamzen Macbeth e Charles Schaefer
Fonte: Water Online
Adaptado por Digital Water
