Un avance podría descomponer a las PFAS, unos ‘compuestos permanentes’

VIERNES, 19 de agosto de 2022 (HealthDay News) -- Las PFAS se conocen como "compuestos permanentes" porque se degradan con lentitud en el ambiente y se acumulan en el cuerpo, lo que potencialmente daña la salud de los humanos y los animales.

Las bacterias no pueden comerlas. El fuego no puede incinerarlas. El agua no puede diluirlas.

Más bien, estas sustancias per- y polifluoroalquilos tienen su propio ritmo de descomposición, lo que plantea un peligro de salud potencial durante generaciones.

Hasta ahora.

Un equipo de científicos afirman que han descubierto una forma barata, fácil y efectiva de descomponer dos de las más importantes clases de PFAS, lo que las convierte en productos finales inocuos.

Los nuevos procesos usan dos compuestos muy disponibles (la soda caustica y el dimetilsulfóxido) para descomponer las PFAS acabadas en dióxido de carbono, según los científicos.

El proceso también funciona a unas temperaturas más bajas que esfuerzos anteriores por descomponer las PFAS.

La descomposición ocurre a 248 grados Fahrenheit (120 grados centígrados), justo por encima del punto de ebullición del agua. Los métodos anteriores han requerido temperaturas de incluso 752 ºF (400 ºC), señalaron los científicos.

"Nos complació encontrar una temperatura más bien baja, una entrada baja de energía donde una porción de estas moléculas se despegan e inician una cascada de reacciones que al final descompone a estos compuestos en productos relativamente benignos", comentó el investigador sénior, William Dichtel, profesor de química de la Universidad del Noroeste, en Illinois.

Los productos resultantes de la desintegración de las PFAS "en muchos casos ya se encuentran en la naturaleza y no plantean serios problemas de salud", apuntó Dichtel.

Las PFAS están en todas partes

Las PFAS se han utilizado durante 70 años, dijeron los investigadores en las notas de respaldo. Se encuentran con frecuencia en los sartenes antiadherentes, los cosméticos a prueba de agua, las espumas contra incendios, las telas que repelen el agua y los productos resistentes a la grasa y el aceite.

Pero como no se descomponen fácilmente, las PFAS han pasado de los bienes de consumo al ambiente. Las PFAS se pueden encontrar en la sangre de un 97 por ciento de los estadounidenses, encontraron los investigadores.

"Estos contaminantes son omnipresentes en todo el mundo. Contaminan el agua potable a niveles bajos por todo EE. UU., y en varios lugares a unos niveles relativamente altos, y esto es cierto en todo el mundo", lamentó Dichtel.

"Una exposición crónica a niveles bajos de estos compuestos se asocia con una variedad de efectos en la salud, entre ellos un peso bajo al nacer, una respuesta inmunitaria reducida, daño en el hígado, colesterol alto y muchos tipos de cáncer", continuó Dichtel. "Y surgen más de estos efectos en la salud a medida que se siguen comprendiendo los efectos de esta clase tan grande de contaminantes".

Buscando formas de descomponer las PFAS, Dichtel y su equipo observaron de cerca a una clase de ellas, llamadas "carboxílicas" porque tienen dióxido de carbono en los extremos de la cadena química.

Empapar las PFAS carboxílicas en dimetilsulfóxido y luego añadir sosa caustica, agua y calor, hace que "el grupo de ácido carboxílico que se encuentra en toda estas clase de compuestos se desprenda", apuntó Dichtel.

Una vez la tapa de dióxido de carbono se desprende de la cadena química, "toda la molécula comienza a descomponerse en una cascada de complejas reacciones", dijo Dichtel.

Unos intentos iniciales por usar este método funcionaron demasiado bien, y produjeron unos ácidos fluorhídricos que corroían el vidrio, comentó la investigadora principal, Brittany Trang, que en ese momento era miembro de investigación de postgrado de la Universidad del Noroeste.

"Durante las pruebas que hice hubo una reacción que corroyó el tubo de cristal con el que trabajaba en la reacción, lo que fue magnífico porque mostró que la reacción funcionaba", explicó Trang.

Para determinar el proceso más efectivo, Dichtel y Trang recurrieron a Ken Houk, de la UCLA, un pionero en el uso de computadoras para comprender mejor las reacciones químicas.

Refinar el proceso de descomposición

"Experimentalmente, uno puede tomar A y acabar con B, ¿pero cómo sucede? ¿Se trata de un paso? ¿Son dos pasos? O como averiguamos, ¿son más bien 50 pasos?", planteó Houk, profesor distinguido de investigación de la Universidad de California, en Los Ángeles.

"Hoy en día, las computaciones son la forma más efectiva de estudiar los mecanismos [químicos]", apuntó Houk. "Digo hoy en día porque, hace incluso 10 años, cuando las computadoras eran 100 veces más lentas y 100 veces más caras, de verdad no podíamos hacer nada tan complejo".

En este caso, lo que parece ser un simple proceso en que hay un par de sustancias implicadas en realidad es "increíblemente complejo", señaló Houk. "Si ha visto el artículo, verá que ocurren muchas reacciones" mientras el proceso descompone a las PFAS.

Los investigadores se decidieron por un proceso, y entonces lo usaron con éxito para degradar 10 ácidos perfluoroalquilos carboxílicos (PFCA) y ácidos perfluoroalquilos carboxílicos (PFECA).

Estos incluyen dos de los PFAS más prominentes, el ácido perfluorooctanoico (PFOA) y uno de sus reemplazos comunes, conocido como GenX.

El equipo de la investigación cree que este proceso se podría usar para descomponer los PFAS que se encuentran en el agua potable, una vez estos compuestos se han eliminado del suministro de agua y se almacenan en forma concentrada.

"Es muy ineficiente tratar cada galón de agua que tenemos con este nivel de contaminación residual con cualquier método, incluso el nuestro", apuntó Dichtel, y anotó que este proceso "no es algo que simplemente se pueda echar por el desagüe o en los ríos".

El próximo paso para los investigadores será encontrar formas de hacer que el proceso sea incluso más eficiente, quizá con unos compuestos distintos que funcionen a temperaturas incluso más bajas.

Además, este proceso no ayuda a descomponer los PFAS que contienen sulfonatos, que son la otra clase importante de PFAS. Estos serán el próximo objetivo, apuntaron los autores del estudio.

"La mayor brecha que tenemos hoy en día, frente a lo que se necesita, es que de verdad nos gustaría degradar los sulfonatos además de los carboxilatos, además de otros tipos de PFAS que tienen unos grupos principales más exóticos", dijo Dichtel.

"De verdad pienso que es probable que el conocimiento fundamental sobre cómo estos materiales se degradan es lo más importante que sale de este estudio. Sin duda existe la posibilidad de activar los sulfonatos de formas similares a lo que hemos hecho con los carboxilatos, pero todo esto sucederá en el futuro", concluyó Dichtel.

Los hallazgos se publicaron en la edición en línea del 18 de agosto de la revista Science.

Más información

La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. ofrece más información sobre los PFAS.

Artículo por HealthDay, traducido por HolaDoctor.com

FUENTES: William Dichtel, PhD, professor, chemistry, Northwestern University, Chicago; Brittany Trang, PhD, graduate research fellow, Northwestern University; Ken Houk, PhD, distinguished research professor, University of California, Los Angeles; Science, Aug. 18, 2022, online