Reactivación de carbones agotados utilizados para la eliminación de PFAS

El carbón activado es una tecnología estándar para la eliminación, mediante adsorción, de moléculas de PFAS del agua potable bruta o de aguas residuales sin la formación de subproductos potencialmente tóxicos.

La reactivación térmica, un proceso de alta temperatura bien establecido, mineraliza las moléculas de PFAS adsorbidas en el carbón activado para eliminar estos contaminantes persistentes del ciclo del agua. Durante este proceso, el carbón activado agotado puede recuperarse y, por tanto, reutilizarse. Chemviron ha reactivado carbones agotados que contienen PFOS, PFOA y otros PFAS durante más de 15 años.

Chemviron procesa el carbón saturado en hornos de reactivación térmica dedicados a alta temperatura para recuperar los niveles de actividad de adsorción requeridos para la aplicación y para mineralizar las especies orgánicas de PFAS adsorbidas. Estos hornos de reactivación térmica son unidades específicamente diseñadas para este propósito, cumpliendo los requisitos medioambientales locales.

Sin embargo, existe una diferencia significativa entre el proceso de reactivación de carbón y el de regeneración de carbón, ya que los términos a veces se utilizan indistintamente.

Reactivación de carbón activado

La reactivación de carbón es el proceso mediante el cual el carbón agotado se reactiva en un horno de solera múltiple o en un horno rotatorio volatilizando y destruyendo los contaminantes adsorbidos y restaurando el carbón activado a una calidad reutilizable. Todos los carbones activados agotados se someten a un control de calidad para establecer las condiciones de reactivación adecuadas para esos tipos de carbón activado usado.  

Los requisitos de temperatura de reactivación y de rendimiento de alimentación pueden variar según las características de carga de adsorbato del carbón agotado que se está procesando. Las temperaturas de los hornos de reactivación industrial son generalmente de alrededor de 900-950 °C, similares a las condiciones de incineración pero en un entorno de bajo oxígeno.

El procedimiento operativo actual para la reactivación de carbón activado cargado con PFAS se revisa regularmente y puede resumirse de la siguiente manera:  

  • La destrucción de adsorbatos en carbón activado agotado es un proceso de dos etapas. En primer lugar, los adsorbatos se volatilizan o desorben de la superficie del carbón. Algunos de los contaminantes desorbidos se destruyen en el horno de reactivación.
  • Los adsorbatos que se eliminan y no se destruyen en el horno se conducen a través de un sistema de reducción, que consiste en un oxidador térmico/postcombustión, un depurador de gases ácidos y una casa de filtros. El sistema de reducción está diseñado para destruir los compuestos orgánicos con una eficiencia de al menos el 99%, para neutralizar los gases ácidos formados durante el proceso y para capturar partículas. La eficiencia y funcionalidad del sistema de reducción se verifica mediante pruebas de chimenea aprobadas y verificadas por la agencia.  

Nuestro proceso de reactivación difiere considerablemente de un proceso de “regeneración”. La regeneración de carbón no tiene los mismos requisitos de temperatura que el proceso de reactivación de Chemviron y puede realizarse con vapor o nitrógeno caliente que rara vez supera los 100 °C. Como resultado, los carbones activados que han pasado por un proceso de regeneración permanecen parcialmente agotados y contienen algunos, y potencialmente todos, los adsorbatos originales.

Existen numerosas referencias bibliográficas y datos de terceros que respaldan la destrucción de PFAS a temperaturas similares a nuestras condiciones de reactivación. A continuación se presentan algunos ejemplos de referencia:  

  • Un estudio de carbón agotado utilizado en el tratamiento de agua potable que contenía PFAS encontró que no quedaban PFAS en el carbón a temperaturas superiores a 700 °C en nitrógeno. [i]
  • Varios estudios indican que los PFAS y los fluoropolímeros se destruyen eficazmente en condiciones similares a la reactivación. [ii], [iii]
  • Se ha demostrado que el PFOA y sus diversas sales se destruyen completamente a temperaturas de 350 °C[iv], [v]
  • Se informa que el PFOS se destruye completamente a 600 °C.[vi], [vii]
  • Un estudio sobre la estabilidad térmica de PFAS en GAC agotado concluyó: “…es muy probable una destrucción térmica eficaz de PFAS durante la reactivación de GAC en CO2/N2 o durante la incineración/combustión de materiales cargados con PFAS (p. ej., residuos sólidos municipales) siempre que se utilicen temperaturas elevadas (≥ 700 °C)”. [viii]
  • Se informa que la estructura porosa y electrónica del carbón activado aumenta el grado de descomposición de los PFAS adsorbidos durante el procesamiento térmico. [ix]
 

Basándose en el importante trabajo de I+D completado tanto internamente, por terceros y en diversas referencias bibliográficas, Chemviron confía en que los PFAS se desorben y se reducen mediante el proceso de reactivación de Chemviron. 

Si tiene alguna pregunta o inquietud, no dude en contactarnos

i Watanabe, N., Takemine, S., Yamamoto, K., Haga, Y., Takata, M. Residual organic fluorinated compounds from thermal treatment of PFOA, PFHxA and PFOS adsorbed onto granular activated carbon (GAC). Journal of Material Cycles and Waste Management, 2016, 18:625–630.

ii Yamada, T., Taylor, P. H., Buck, R. C., Kaiser, M. A., Giraud, R. J. Thermal degradation of fluorotelomer treated articles and related materials. Chemosphere, 2005, 61(7), 974 – 984.

iii Lemieux, P. M., Strynar, M., Tabor, D. G., Wood, J., Cooke, M., Rayfield, B., Kariher, P. Emissions of fluorinated compounds from the combustion of carpeting. Proceedings of the 2007 International Conference on Incineration and Thermal Treatment Technologies, Phoenix, AZ.

iv Krusic, P. J., and Roe, D. C. Gas-phase NMR technique for studying the thermolysis of materials: Thermal decomposition of ammonium perfluorooctanoate. Analytical Chemistry, 2004, 76(13), 3800–3803.

v Krusic, P. J., Marchione, A., Roe, D. C. Gas-phase NMR studies of, the thermolysis of perfluorooctanoic acid. Journal of Fluorine Chemistry, 2005, 126(11-12), 1510–1516.

vi Office of Pollution Prevention & Toxics, Docket AR226-1366, ed. Laboratory-Scale Thermal Degradation of Perfluorooctanyl Sulfonate and Related Substances. Washington DC: US Environmental Protection Agency, 2003, 13.

vii Office of Pollution Prevention & Toxics, Docket AR226-1367, ed. Final Report: Laboratory-Scale Thermal Degradation of Perfluoro-Octanyl Sulfonate and Related Substances. Washington DC: US Environmental Protection Agency, 2003, 142.

viii Xiao, F., Sasi, P. C., Yao, B., Kubatova, A., Golovko, S. A., Golovko, M. Y., Soli, D. Thermal stability and decomposition of perfluoroalkyl substances on spent granular activated carbon. Environmental Science & Technology Letters, 2020, 7, 343-350.

ix Baghirzade B.S., Zhang y., Reuther J.F., Saleh N.B. Venkatesan A.K., Apul O. G. Thermal regeneration of spent granular activated carbon to break the forever PFAS Cycle. Environmental Science & Technology, 2021, 55, 9, 5608 – 5619.

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