Eliminazione dei PFAS mediante riattivazione del carbonio saturo

L'eliminazione dei PFAS mediante riattivazione termica integra l'uso del carbone attivo, una tecnologia collaudata per l'adsorbimento di queste molecole dall'acqua potabile o dalle acque reflue senza generare sottoprodotti potenzialmente tossici.

L’eliminazione dei PFAS mediante riattivazione termica è un processo ad alta temperatura che mineralizza le molecole adsorbite sul carbone attivo, riducendo così questi contaminanti persistenti nel ciclo dell’acqua. Durante questo processo, il carbone attivo saturo può essere recuperato e riutilizzato. Chemviron riattiva i carboni saturi contenenti PFOS, PFOA e altri PFAS da oltre 15 anni.

Chemviron tratta il carbone saturo in forni di riattivazione termica dedicati ad alta temperatura per recuperare i livelli di attività di adsorbimento richiesti dall’applicazione e per mineralizzare le specie organiche PFAS adsorbite. Questi forni di riattivazione termica sono unità appositamente costruite per soddisfare i requisiti ambientali locali.

Esiste una differenza significativa tra i processi di riattivazione del carbone e di rigenerazione del carbone; i due termini vengono talvolta utilizzati in modo intercambiabile.

Riattivazione del carbone saturo

La riattivazione del carbone consiste nel riattivare il carbone saturo in un forno a focolare multiplo o in un forno rotativo, volatilizzando e distruggendo i contaminanti adsorbiti e riportando il carbone attivo a una qualità riutilizzabile. Tutti i carboni attivi saturi sono sottoposti a controlli di qualità per stabilire le condizioni di riattivazione appropriate per questi tipi di carboni attivi saturi.

La temperatura di riattivazione e i requisiti di alimentazione possono variare a seconda delle caratteristiche di carico adsorbito del carbone saturo da trattare. Le temperature dei forni di riattivazione industriali si aggirano in genere intorno ai 900-950°C, condizioni simili a quelle dell’incenerimento, ma in un ambiente a basso contenuto di ossigeno.

L’attuale procedura operativa per la riattivazione del carbone attivo caricato con PFAS viene regolarmente rivista e può essere riassunta come segue:

  • La distruzione degli adsorbati sul carbone attivo saturo avviene in due fasi. In primo luogo, gli adsorbati vengono volatilizzati o desorbiti dalla superficie del carbone. Alcuni dei contaminanti desorbiti vengono distrutti nel forno di riattivazione.
  • Gli adsorbati rimossi e non distrutti nel forno vengono aspirati attraverso un sistema di riduzione, che consiste in un ossidatore termico/ postcombustore, uno scrubber per gas acidi e un sistema a maniche. Il sistema di abbattimento è progettato per distruggere gli organici con un’efficienza di almeno il 99%, per neutralizzare i gas acidi formati durante il processo e per catturare il particolato. L’efficienza e la funzionalità del sistema di abbattimento sono verificate da test al camino approvati e controllati dall’agenzia ambientale locale.

 

Il nostro processo di riattivazione è molto diverso da quello di “rigenerazione”. La rigenerazione del carbone non ha gli stessi requisiti di temperatura del processo di riattivazione di Chemviron e può essere effettuata con vapore o azoto caldo che raramente supera i 100°C. Di conseguenza, i carboni attivi sottoposti a un processo di rigenerazione rimangono parzialmente usurati e contengono alcuni, se non tutti, gli adsorbati originali.

Esistono numerosi riferimenti bibliografici e dati di terzi che confermano la distruzione dei PFAS a temperature simili alle nostre condizioni di riattivazione. Ecco alcuni esempi di riferimento:

  • Uno studio sul carbone saturo utilizzato nel trattamento dell’acqua potabile e contenente PFAS ha dimostrato che nessun PFAS è rimasto sul carbone a temperature superiori a 700°C in azoto. [i]
  • Diversi studi indicano che i PFAS e i fluoropolimeri vengono efficacemente distrutti in condizioni simili alla riattivazione. [ii], [iii].
  • È stato dimostrato che il PFOA e i suoi vari sali vengono completamente distrutti a temperature di 350°C. [iv], [v]
  • Il PFOS verrebbe completamente distrutto a 600°C. [vi], [vii]
  • Uno studio sulla stabilità termica dei PFAS sui GAC saturi ha concluso che “…è molto probabile un’efficiente distruzione termica dei PFAS in seguito alla riattivazione dei GAC in CO2/N2 o all’incenerimento/combustione di materiali carichi di PFAS (ad es. rifiuti domestici), a condizione che vengano utilizzate temperature elevate (≥ 700°C).” [viii]
  • La struttura porosa ed elettronica del carbone attivo aumenterebbe il grado di decomposizione dei PFAS adsorbiti durante il trattamento termico. [ix]

Sulla base di un ampio lavoro di ricerca e sviluppo interno e di terzi, nonché di vari riferimenti bibliografici, Chemviron è certa che i PFAS vengano desorbiti ed eliminati dal processo di riattivazione di Chemviron.

Se hai domande non esiti a contattarci.

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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