Investigadores de la Universidad Estatal de Colorado han descubierto una nueva forma de descomponer los PFAS, un grupo de sustancias químicas “para siempre” creadas por el hombre que se utilizan comúnmente por sus propiedades duraderas que repelen el agua. La exposición prolongada puede causar riesgos para la salud.
Los enlaces carbono-flúor que se encuentran en los compuestos PFAS (sustancias perfluoroalquilos y polifluoroalquilos) son particularmente difíciles de aislar. Esta durabilidad ha llevado al uso generalizado de estos productos químicos fabricados en entornos médicos, industriales y comerciales. Sin embargo, esta estabilidad inherente también hace que sea difícil eliminarlos y, con el tiempo, llegan al agua, el aire y el suelo de todo el mundo, según la Agencia de Protección Ambiental. La EPA dice que la exposición prolongada a estos compuestos puede causar problemas de salud, incluido cáncer o problemas reproductivos.
En un artículo publicado hoy la naturalezaLos investigadores de CSU han demostrado un sistema fotocatalítico basado en luz LED eficiente que se puede utilizar a temperatura ambiente para romper estos enlaces críticos de carbono y flúor. Este sistema es una mejora con respecto a los procesos tradicionales de fabricación de productos químicos que normalmente requieren temperaturas más altas para lograr resultados similares.
El trabajo en CSU fue dirigido por el profesor Garrett Miyake en el Departamento de Química. Su equipo colaboró en el artículo con el profesor asociado de química de CSU, Robert Patton, así como con el profesor Niels Demmerauer de la Universidad de Colorado Boulder.
La experiencia complementaria de estos equipos condujo a la búsqueda de esta investigación interdisciplinaria de alto impacto, dijo Miyake.
“Nuestro enfoque es un avance fundamental en la síntesis orgánica que activa estos desafiantes enlaces carbono-flúor en una variedad de condiciones”, dijo. “Nuestro método es más sostenible y eficiente y puede usarse para resolver compuestos rebeldes en plásticos, por ejemplo, además de los usos obvios relacionados con los PFAS”.
La mayoría de las personas en el mundo han estado expuestas a las PFAS al tocar o comer materiales. Una fuente común de exposición es el agua potable, pero los compuestos también se pueden encontrar en productos de consumo antiadherentes, envases de alimentos y procesos de fabricación en general. La investigación dirigida por la EPA muestra que la exposición a niveles bajos puede provocar efectos en el desarrollo, como bajo peso al nacer o disminución de las respuestas inmunitarias, entre muchos otros problemas de salud.
El investigador postdoctoral Mihai Popescu fue autor del artículo y contribuyó a la comprensión mecanicista de la investigación mediante química computacional. Dijo que el próximo desafío será tomar la tecnología y desarrollarla para su uso en el campo.
“Necesitamos hacer que esta tecnología sea más práctica para que pueda usarse en el agua o en el suelo, lugares donde se encuentran PFAS”, afirmó Popescu. “Necesitamos que la química que estamos demostrando aquí sea útil en estas condiciones, y ahí es donde queda mucho trabajo por hacer”.
Miyake actualmente se desempeña como director del Centro de Catálisis Fotoredox Sostenible (SuPRCat) financiado por la Fundación Nacional de Ciencias en el campus. El centro se inauguró en 2023 con el objetivo de desarrollar procesos de fabricación química que aprovechen la energía luminosa y utilicen materiales fácilmente disponibles como catalizadores.
Miyake señaló que el centro lleva a cabo todos los días proyectos de investigación similares a los discutidos en el artículo. El investigador postdoctoral Xin Liu, que dirigió el desarrollo sintético del trabajo y también es miembro de SuPRCat, afirmó que el trabajo tiene muchas posibilidades.
“Este artículo trata específicamente sobre productos químicos permanentes, pero nuestro enfoque en SuPRCat para el uso de luces LED ofrece muchas posibilidades para lograr estas reacciones de manera más sostenible y eficiente”, dijo Liu. “Desde abordar los plásticos que no se degradan rápidamente hasta mejorar el proceso de producción de fertilizantes esenciales, ésta es un área importante y CSU está bien posicionada para liderarla”.
