Un documento sobre química analiza un nuevo enfoque para descomponer PFAS y sustancias químicas para siempre
Los investigadores presentan un eficaz sistema fotocatalítico basado en luz LED
Investigadores de la Universidad Estatal de Colorado han hallado un nuevo método para descomponer los PFAS, un grupo de sustancias químicas “para siempre” fabricadas por el hombre y utilizadas habitualmente por sus propiedades de resistencia al agua, pero que pueden entrañar riesgos para la salud por una exposición prolongada.
Un investigador del laboratorio Miyake de la Universidad Estatal de Colorado.
Colorado State University College of Natural Sciences/John Cline
El enlace carbono-flúor de los compuestos PFAS (sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas) es especialmente difícil de romper. Esa durabilidad ha propiciado el uso generalizado de estos productos químicos manufacturados en entornos médicos, industriales y comerciales. Sin embargo, esa estabilidad inherente también ha dificultado su eliminación y, con el tiempo, han llegado al agua, el aire y el suelo de todo el mundo, según la Agencia de Protección del Medio Ambiente. La EPA afirma que la exposición a estos compuestos persistentes puede provocar problemas de salud, como cáncer o problemas reproductivos.
En un artículo publicado en Nature, investigadores de la CSU presentan un eficaz sistema fotocatalítico basado en luz LED que puede utilizarse a temperatura ambiente para romper esos enlaces clave carbono-flúor. El sistema supone una mejora con respecto a los procesos de fabricación química tradicionales, que suelen requerir altas temperaturas para lograr resultados similares.
El trabajo en la CSU fue dirigido por el profesor Garret Miyake, del Departamento de Química. Su equipo colaboró en el trabajo con otro catedrático de química de la CSU, Robert Paton, y con el profesor Niels Damrauer, de la Universidad de Colorado Boulder.
Miyake afirmó que la complementariedad de los conocimientos de estos equipos permitió obtener este hallazgo de investigación interdisciplinar de gran impacto.
“Nuestro método es un avance fundamental en la síntesis orgánica que logra la activación de estos difíciles enlaces carbono-flúor en diversas situaciones”, afirmó. “Nuestro método es más sostenible y eficiente y puede utilizarse para abordar compuestos persistentes en plásticos, por ejemplo, además de los usos obvios en torno a los PFAS”.
La mayoría de las personas del mundo han estado expuestas a los PFAS al tocar o comer materiales que los contienen. Una fuente habitual de exposición es el agua potable, pero los compuestos también pueden encontrarse en productos de consumo antiadherentes, envases de alimentos y procesos de fabricación habituales. Las investigaciones dirigidas por la EPA muestran que incluso una exposición de bajo nivel puede provocar efectos en el desarrollo, como bajo peso al nacer o respuesta inmunitaria reducida, entre otros muchos problemas de salud.
El investigador postdoctoral Mihai Popescu es uno de los autores del artículo y ha contribuido a la comprensión mecánica de la investigación mediante química computacional. Dijo que el próximo reto consistirá en aprovechar la tecnología y prepararla para su aplicación sobre el terreno en muchos casos.
“Tenemos que hacer que esta tecnología sea más práctica para que pueda utilizarse en el agua o el suelo, lugares donde se encuentran los PFAS”, dijo Popescu. “Necesitamos que la química que estamos mostrando aquí sea útil en esas condiciones y ahí es donde queda mucho trabajo por hacer”.
Miyake es actualmente director del Centro de Catálisis Fotoróxica Sostenible (SuPRCat), financiado por la Fundación Nacional de la Ciencia. Ese centro se puso en marcha en 2023 con el objetivo de desarrollar procesos de fabricación química que aprovechen la energía de la luz y utilicen como catalizadores materiales fácilmente disponibles.
Miyake señaló que en el centro se llevan a cabo a diario proyectos de investigación similares al que se analiza en el artículo. El investigador postdoctoral Xin Liu -que dirigió el desarrollo sintético de este trabajo y también es miembro de SuPRCat- dijo que el trabajo encierra muchas posibilidades.
“Este trabajo trata específicamente de sustancias químicas para siempre, pero nuestro enfoque en SuPRCat de utilizar luces LED presenta un sinfín de posibilidades para lograr estas reacciones de una forma más sostenible y eficiente”, dijo Liu. “Desde tratar plásticos que no se degradan rápidamente hasta mejorar el proceso de fabricación de los fertilizantes necesarios, se trata de un área clave y algo en lo que la CSU está bien posicionada para liderar”.
