O metodă cu plante și rocă mărunțită ar putea reduce costul depoluării solurilor cu PFAS

O metodă propusă pentru solurile contaminate cu PFAS ar putea reduce puternic costul depoluării, prin combinarea amendamentelor minerale alcaline, a plantelor care preiau poluanții și a tratării termice a biomasei, relatează ScienceAlert. Cercetătorii estimează un cost de aproximativ 29.000 de dolari pe hectar pentru un proces desfășurat pe o perioadă de până la 20 de ani, mult sub nivelul metodelor bazate pe excavarea și tratarea solului.

Soluția este descrisă într-un studiu publicat în PNAS și se adresează în special terenurilor agricole contaminate prin aplicarea nămolurilor provenite din tratarea apelor uzate. PFAS este denumirea unei familii de substanțe sintetice per- și polifluoroalchilice, cunoscute și drept „substanțe chimice eterne”, deoarece legăturile foarte puternice dintre carbon și fluor le fac extrem de persistente în sol, apă și organisme. Rezultatele prezentate sunt în mare parte modelări, nu dovada unei tehnologii deja validate comercial, astfel că eficiența și costurile trebuie confirmate în condiții reale de fermă.

Cum ar urma să fie extrase PFAS din sol

Prima etapă presupune aplicarea unei roci alcaline mărunțite pe terenul contaminat. Cercetătorii au folosit bazaltul în modelul lor, dar menționează și calcarul ca posibilă alternativă.

Amendamentul ar trebui să ridice pH-ul solului spre valoarea 7. Această schimbare ar mări mobilitatea și disponibilitatea pentru plante a unor compuși PFAS, în special acidul perfluorooctanoic, cunoscut prin abrevierea PFOA, și sulfonatul de perfluorooctan, cunoscut drept PFOS.

După corectarea pH-ului, pe teren ar urma să fie cultivate plante capabile să acumuleze acești poluanți, precum:

• cânepa;
• ierburile perene cu producție ridicată de biomasă;
• alte specii care pot prelua rapid PFOS din sol.

Plantele sunt apoi recoltate, iar biomasa contaminată este supusă pirolizei, un tratament termic realizat în absența sau cu un aport foarte redus de oxigen. În urma procesului se obține biochar, un material bogat în carbon.

Cercetătorii propun ca biocharul rezultat să fie reaplicat pe teren, unde ar putea imobiliza o parte dintre substanțele PFAS rămase și ar putea limita transferul acestora către culturile furajere. Totuși, această etapă ridică una dintre principalele întrebări ale metodei: ce cantitate de PFAS este distrusă prin piroliză și ce cantitate rămâne în materialul rezultat.

Costurile sunt calculate pentru un tratament de lungă durată

Metodele actuale de depoluare pot presupune îndepărtarea stratului contaminat, transportul solului și tratarea lui la temperaturi ridicate. Aceste intervenții pot fi mai rapide decât fitoremedierea, dar afectează stratul fertil și presupun costuri foarte mari.

Valorile sunt estimări pentru Statele Unite și nu pot fi transferate automat unei exploatații din România. Costurile cu materialele, transportul, energia, analizele, culturile și gestionarea biomasei diferă de la o regiune la alta.

Modelul economic include și bilanțul emisiilor. Mărunțirea și transportul rocilor, recoltarea biomasei și piroliza consumă energie, în timp ce alterarea accelerată a rocii și stocarea carbonului în biochar pot contribui la captarea dioxidului de carbon.

La o aplicare pe scară națională în Statele Unite, cercetătorii estimează o eliminare netă de aproximativ 10,5 milioane de tone de dioxid de carbon pe an. Aceasta este o proiecție dependentă de respectarea întregului sistem tehnic, nu un rezultat măsurat deja la nivel național.

Piroliza biomasei contaminate rămâne punctul sensibil

Studiul nu elimină riscul mutării poluării din sol în plante și apoi într-un alt material. Biomasa care acumulează PFAS trebuie recoltată, transportată și tratată într-un sistem controlat, fără ca substanțele să reintre în apă, aer sau lanțul alimentar.

Cercetările privind comportamentul PFAS în timpul pirolizei nu au ajuns la o concluzie unică. Un studiu citat de ScienceAlert indică necesitatea unei temperaturi de cel puțin 800 de grade Celsius pentru reducerea suficientă a concentrațiilor.

Temperaturile ridicate cresc însă consumul de energie și costurile instalației. Înaintea utilizării biocharului pe teren ar fi necesare analize care să stabilească:

• ce compuși PFAS au fost distruși;
• ce concentrații au rămas în biochar;
• dacă s-au format alți produși de degradare;
• cât de stabil sunt fixați poluanții rămași;
• dacă materialul poate fi utilizat fără riscuri pentru culturile următoare.

În lipsa acestor verificări, reaplicarea biocharului ar putea imobiliza contaminanții, dar nu ar demonstra eliminarea lor definitivă.

Contaminarea este legată de folosirea nămolurilor pe terenuri agricole

Nămolurile tratate provenite de la stațiile municipale de epurare sunt folosite în unele regiuni ca sursă de materie organică și nutrienți. Problema apare atunci când apele uzate colectează PFAS din activități industriale, produse de consum, spume pentru stingerea incendiilor sau alte surse.

Stațiile de epurare nu au fost proiectate, în mod obișnuit, pentru distrugerea completă a acestor compuși. O parte poate rămâne în apă, iar o altă parte se poate concentra în nămol.

Un studiu bazat pe un sondaj al Agenției pentru Protecția Mediului din Statele Unite, realizat în 2001, estima că între 2.749 și 3.450 de kilograme de PFAS se aflau în cantitatea anuală de biosolide produsă în țară. Aproximativ jumătate din aceste materiale era aplicată pe terenuri agricole. Cifrele sunt vechi și nu descriu situația din 2026, dar arată de ce contaminarea acumulată în timp poate deveni dificil de gestionat.

Odată ajunse în sol, PFAS se degradează foarte greu. Ele se pot deplasa spre apele subterane, pot fi preluate de plante și pot intra în furaje sau alimente. Unele cercetări epidemiologice au identificat asocieri între expunere și anumite tipuri de cancer, probleme cardiovasculare sau de fertilitate, însă intensitatea legăturilor diferă între compuși, niveluri de expunere și populații.

Ce ar putea însemna metoda pentru fermele europene

Studiul este construit pentru condițiile și costurile din Statele Unite. În Europa, o eventuală aplicare ar necesita validarea metodei pentru solurile locale, regimul precipitațiilor, culturile disponibile și regulile privind cânepa, deșeurile, biocharul și biomasa contaminată.

În același timp, Uniunea Europeană analizează o restricție extinsă asupra utilizării PFAS. AGRONET.ro a prezentat stadiul procedurii europene și posibilele efecte asupra fermelor, inclusiv riscurile asociate apei, solului, nămolurilor, furajelor și ambalajelor alimentare.

Pentru proprietarii terenurilor afectate, avantajul potențial al metodei este păstrarea stratului fertil și distribuirea costului pe mai mulți ani. Dezavantajul este durata lungă, în care terenul poate rămâne supus unor restricții privind culturile cultivate, utilizarea biomasei și comercializarea producției.

Cercetarea oferă o direcție pentru reducerea costurilor depoluării, nu o soluție disponibilă imediat fermierilor. Următoarele etape trebuie să arate cât PFAS poate fi extras anual în condiții reale, câte cicluri de cultură sunt necesare și cum poate fi tratată biomasa fără transferarea contaminării.