O acúmulo de substâncias per e politluoroalquil, conhecidas como PFAs, é uma causa crescente de preocupação. Suas fortes ligações de carbono -fluorina oferecem a esses compostos excelentes estabilidade química e térmica e são amplamente utilizados em aplicações tão diversas quanto embalagens, tratamentos têxteis e equipamentos de combate a incêndios. Essas mesmas propriedades úteis também tornam os materiais baseados em PFAs incrivelmente resistentes à degradação. As concentrações crescentes no ambiente, juntamente com as evidências preocupantes sobre as implicações à saúde da exposição, deixaram claro a necessidade urgente de métodos que destroem com segurança esses produtos químicos e evitem contaminação adicional.
Curiosamente, enfrentar o problema do PFAS não foi o foco principal para Véronique Gouverneur e sua equipe na Universidade de Oxford. Enquanto o grupo estava investigando métodos mais seguros para produzir fluorochemicals a partir do fluorspar, a principal fonte mineral de flúor, eles desenvolveram um procedimento menoquímico simples combinando o mineral bruto com sais de fosfato. Os resultados pareciam bons demais para ser verdade. O processo retornou um rendimento maior que 100% de flúor.
Foi preciso uma observação sortuda para resolver a discrepância. “Nosso pós -doutorado Yang notou que o frasco específico, em vez de ter um selo de borracha, que é o que usamos o tempo todo, tinha um selo (politetrafluoroetileno)”, explica Gouverneur. “Isso nos fez perceber que talvez essas condições mecânicas e aplicar um sal de fosfato pudessem colher o teor de fluoreto e, portanto, destruir o PTFE”.
A equipe se moveu rapidamente para investigar o mecanismo subjacente a esse processo destrutivo, começando estabelecendo exatamente o que havia se formado no moinho de bolas. A RMN revelou que o fluoropolímero PTFE foi dividido em uma variedade de fragmentos de carbono mineralizado, incluindo grafite, carbonatos e oxalatos, combinados com uma mistura de sais de fosfato reciclável. A equipe recuperou o fluoreto como íons que podem ser usados na química da fluorinação ou como fluorofosfatos que podem ser desviados para outras formas, incluindo o fluoreto de tetrabutilamônio, diz Gouverneur.
Em explicit, o sal fosfato se mostrou essencial para o processo de degradação, com as alternativas de carbonato e hidróxido, ambos produzindo resultados inferiores. O colaborador de longo prazo da equipe Robert Paton Utilizou cálculos da teoria funcional da densidade para estudar um possível mecanismo de quebra. O grupo levanta a hipótese de que o ânion fosfato se comporta como um nucleófilo, permitindo quebrar as ligações C -F. A reação foi então validada com sucesso em uma variedade de resíduos sólidos PFASS, incluindo fita teflon, tubulação de plástico e isolamento de arame. Gouverneur agora está trabalhando na tradução do processo em escala comercial.
Linda Weavers Na Universidade Estadual de Ohio, ficou empolgado com a circularidade da abordagem e acredita que poderia ser um complemento valioso para as estratégias existentes de remediação e destruição. “Processos como esse, onde você pode quebrar os componentes para recuperar um materials de partida valioso, são uma área muito importante de pesquisa”, diz ela. “Essa pode ser uma maneira de tirar os PFAs do carbono ativado (usado) para remover esses compostos dos sistemas de água”.
Timm Strathmann Na Escola de Minas do Colorado, acredita que, embora o novo processo seja inovador, serão necessárias análises ambientais e econômicas antes que o método esteja pronto para o desenvolvimento comercial. “Gostaria de ver rigorosos ciclo de vida e avaliações tecnológicas desse processo cíclico que estão propondo, em comparação com simplesmente destruir o PTFE e a recuperação do flúor pela precipitação de fluoreto de cálcio”, diz ele.
