El nuevo sistema de filtración en la Universidad de Rhode Island (URI) es un impresionante logro de ingeniería. Ubicado en un cobertizo de metal cerca de los pozos del campus, cuenta con dos enormes tanques, cada uno de más de 12 pies de altura, llenos con 5,347 pies cúbicos de gránulos de carbón activado.

Este carbón activado altamente poroso proporciona una extensa área de superficie que filtra eficazmente los contaminantes a través de la adsorción. A medida que el agua de pozo pasa a través del carbón activado granulado (GAC), las toxinas se adhieren al carbón activado, similar a cómo los filtros de agua domésticos o los sistemas de acuarios limpian el agua.

La universidad, que utiliza 700,000 galones de agua diariamente, es el mayor proveedor de agua en Rhode Island que ofrece remediación para PFAS. Según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), cuando se implementa correctamente, el carbón activado granular puede ser más del 99 por ciento efectivo en la eliminación de compuestos orgánicos volátiles, subproductos de desinfección y PFAS.

En enero de 2024, Dan McKee, gobernador de Rhode Island, propuso otorgar a la universidad 20 millones de dólares para un nuevo sistema de filtración como parte de su plan presupuestario. La universidad invirtió en el sistema LowPro de AqueoUS Vets.

Los legisladores aprobaron la asignación unos meses después. URI consideró la instalación como una “emergencia”, y AqueoUS Vets operó bajo un cronograma apretado para completar el proyecto en aproximadamente seis meses. Los plazos típicos pueden ser de 18 meses o más.

La universidad está tomando más medidas para mejorar la eficiencia del sistema. A partir de principios de 2025, URI comenzará la fase dos del proyecto: instalar un sistema de pretratamiento para eliminar hierro y manganeso del agua. Estos elementos naturales pueden causar precipitación metálica en los equipos, causando obstrucción del GAC y fallos prematuros del sistema.

Es el primer sistema de este tipo utilizado en Rhode Island. La primera fase del proyecto cuesta aproximadamente 5 millones de dólares, y se espera que la segunda fase cueste alrededor de tres veces más. La finalización está programada para febrero de 2027.

‘Mejor Tecnología Disponible’

John Peichel, desarrollador de mercado global en Veolia Water Technologies and Solutions, dijo que el uso de carbón activado para la eliminación de PFAS es bastante popular, especialmente a medida que aumenta la conciencia sobre la contaminación por PFAS y sus riesgos para la salud. “Este método se adopta ampliamente en regiones con regulaciones estrictas de calidad del agua, como partes de los Estados Unidos y Europa,” dijo Peichel. “En EE. UU., el carbón activado granular es el método preferido para tratar el agua potable municipal, dado su efectividad sobre los PFAS de cadena larga y su amplia aceptación como BAT [mejor tecnología disponible] para varias necesidades de tratamiento de agua potable.”

Si bien la tecnología está bien establecida, la investigación continua busca mejorar su eficiencia y rentabilidad. “A medida que más regulaciones se aplican a los PFAS de cadena corta, el carbón requiere un reemplazo más frecuente debido al desafío más difícil de eliminar estos tipos de PFAS,” dijo Peichel. “Como resultado, el proceso a menudo requiere múltiples etapas para pulir y eliminar PFAS de cadena corta después de la filtración primaria con carbón activado granular, lo que aumenta el costo total.”

Peichel dijo que el compromiso de URI de reducir los PFAS a niveles indetectables y su enfoque por fases para abordar otros problemas de calidad del agua, como la presencia de hierro y manganeso, ilustran que tiene un enfoque integral y que considera otros contaminantes que impactarán el costo de los tratamientos de PFAS. Su iniciativa para ser líder en la remediación de PFAS dentro del estado es encomiable y podría servir como modelo para otros proveedores de agua que enfrentan desafíos similares.

“Una vez que los PFAS se adsorben al carbón activado, el desafío radica en manejar el carbón agotado,” dijo. “Normalmente, el carbón saturado se quema a altas temperaturas para destruir los PFAS o se reactiva para reutilizarlo, dependiendo de las capacidades y regulaciones de la instalación de tratamiento específica. El tratamiento completo de los PFAS es, de hecho, una parte compleja del proceso, ya que requiere instalaciones especializadas y el cumplimiento de las regulaciones ambientales para asegurar la completa mineralización/destrucción de los compuestos sin liberar subproductos dañinos.

“Muchos están adoptando un enfoque de múltiples barreras, combinando carbón activado con otras tecnologías como intercambio iónico y ósmosis inversa para mejorar la eficiencia de eliminación,” dijo Peichel.

“Los clientes también están invirtiendo en estudios piloto para optimizar el diseño y funcionamiento del sistema, asegurando el cumplimiento con los estándares regulatorios actuales y anticipados. Al implementar un pretratamiento adecuado, podemos extender la vida útil del carbón y adsorbentes similares, reduciendo así el costo total del tratamiento.”

El carbón es una parte fácil de aplicar y de bajo riesgo de la solución general, pero dependiendo de los tipos de PFAS y los objetivos de tratamiento, por sí solo, puede no ser la solución más rentable, dijo.

Uno de Tres Métodos Económicamente Viables

David Faber, director de desarrollo de negocios del grupo nacional de agua y aguas residuales de McCarthy Building Companies, dijo que el carbón activado granular (GAC) es uno de los tres principales métodos que son económicamente viables para reducir los PFAS en agua o aguas residuales tratadas: GAC, ósmosis inversa (RO) y resina de intercambio iónico (IX).

“Solo GAC e IX capturarán las moléculas de PFAS para que estén unidas a una partícula de carbón o resina; la ósmosis inversa separará los PFAS, donde un flujo tratado tendrá poca o ninguna cantidad medible de PFAS, pero habrá un flujo concentrado que tendrá de cuatro a cinco veces la concentración de PFAS,” dijo Faber.

En todos estos casos, hay residuos con PFAS, ya sea sólidos o líquidos.

“GAC e IX se utilizan con frecuencia, y cada uno tiene sus pros y sus contras, siendo generalmente la utilización del espacio y los costos de reemplazo de medios,” dijo Faber.

Los proyectos de agua y aguas residuales que incorporan tecnologías de proceso avanzadas similares a las requeridas para tratar PFAS se han entregado con éxito. Un ejemplo es el Sistema de Recarga de Agua Subterránea del Distrito de Agua del Condado de Orange, que produce más de 100 mgd de agua potable a partir de aguas residuales municipales para aproximadamente 850,000 residentes del Condado de Orange. Durante años, el condado ha estado probando el agua tratada, que se reutiliza indirectamente como potable inyectada en las aguas subterráneas, para garantizar que no se introduzcan PFAS u otros contaminantes potencialmente dañinos. Otros proyectos en California, como los de las ciudades de Yorba Linda y Anaheim, utilizan resina IX. Fullerton, California, utiliza GAC para la eliminación de PFAS.

Faber dijo que el tratamiento específico de PFAS requiere costos adicionales de capital y operativos; la eliminación de medios agotados y nuevos medios son costos adicionales. “Los costos varían según la ubicación, pero los costos de reemplazo de medios serán similares en la mayoría de las áreas,” dijo Faber. “El sistema de URI no es revolucionario. Es similar a un filtro de carbón utilizado en acuarios y filtros para toda la casa utilizados para eliminar el cloro y contaminantes orgánicos.”

Los PFAS se adsorben al carbón, y una vez que el carbón no puede absorber más PFAS, está agotado. El carbón agotado se considera desecho peligroso; las regulaciones pueden ahora considerar tecnologías para regenerar el GAC, pero este proceso es costoso y no está fácilmente disponible en algunas áreas.

“La destrucción de PFAS es donde se está realizando mucha investigación y pruebas,” dijo Faber.

Hay algunos procesos comercializados: oxidación de agua supercrítica, oxidación electroquímica y tecnologías de plasma. Faber explicó, “Los costos operativos de estas tecnologías son altos, en comparación con los procesos de agua/aguas residuales tradicionales, debido a los altos requerimientos de energía, pero utilizar estas tecnologías combinadas con tecnologías que concentran PFAS podría ser una forma de mejorar significativamente la economía.”

Conrad Hopp, gerente de iniciativas estratégicas en AqueoUS Vets, dijo que su empresa utiliza varios medios de filtración aprobados por NSF para eliminar PFAS, incluyendo GAC, resinas de intercambio iónico o adsorbente Fluoro-Sorb. La instalación de AqueoUS Vets en Yorba Linda, la más grande en EE. UU., utilizó resina de intercambio iónico después de probar diferentes medios de varios proveedores.

“Durante décadas, se ha utilizado carbón activado granular para tratar orgánicos en agua potable,” dijo Hopp. “Sus principios operativos son bien comprendidos y documentados. La selección de medios IX, GAC o Fluoro-Sorb para una aplicación depende de los co-contaminantes presentes con los PFAS. Cuando están presentes hierro y magnesio, como es común en el noreste, GAC tiende a ser la opción preferida de medio.”

Los PFAS recogidos en el carbón activado son destruidos por métodos térmicos, normalmente a través de un proceso llamado reactivación. En este proceso, los compuestos de PFAS se mineralizan, y la superficie del carbón se reactiva para que pueda ser reutilizado, generalmente en aplicaciones no potables.

“Aunque hay cierta incertidumbre sobre la formación de productos de combustión incompleta durante el proceso de reactivación,” explicó Hopp, “es la mejor práctica para manejar el carbón agotado, según la última guía de la EPA sobre la eliminación de material cargado de PFAS, mientras se explora más investigación sobre la eficacia de destrucción en los hornos de reactivación.”