Eliminar els "contaminants eterns" de l'aigua, un problema mundial que es vol solucionar a Girona

Tenen múltiples aplicacions, des de l'ús en pesticides a la fabricació de xips, roba impermeable o estris de cuina antiadherents. Són els compostos perfluorats, també coneguts com a PFAS, que després de dècades d'ús indiscriminat ara són omnipresents al medi ambient. 

També als rius, les aigües subterrànies, les industrials i fins i tot en l'aigua potable, perquè no es poden degradar amb les tecnologies actuals de tractament d'aigua. Per això també se'ls anomena "contaminants persistents". 

"El problema principal és que l'enllaç carboni-fluor és un dels més forts que existeixen en química. Aquests compostos s'han dissenyat per resistir-ho tot, i ara ens trobem amb la necessitat de degradar-los perquè s'ha vist que no són innocus", segons la investigadora d'ICREA Jelena Radjenovic. 

Tecnologia innovadora per resoldre un problema d'abast mundial

L'equip que Radjenovic lidera a l'Institut Català de Recerca de l'Aigua (ICRA) de Girona està desenvolupant una nova tecnologia de tractament d'aigua que permeti eliminar els PFAS, en lloc de només separar-los i generar un residu sòlid, que és el màxim que actualment es pot fer en algunes plantes depuradores. Ho explica la investigadora:  

Hem desenvolupat i patentat un elèctrode aprofitant propietats del grafè que fins ara no s'havien utilitzat. Això ens permet degradar compostos perfluorats.

És un objectiu que persegueixen molts grups de recerca d'arreu del món, perquè la presència de perfluorats a l'aigua està relacionada amb diversos problemes del sistema immunitari, certs tipus de càncer, una menor eficàcia de les vacunes i amb problemes de fertilitat.

La recerca de Radjenovic es basa en nanomaterials i sistemes electroquímics, a partir dels quals ja han patentat un elèctrode amb esponja de grafè. 

La nova tecnologia, a més d'eliminar els perfluorats en lloc de separar-los, també permetrà ampliar el ventall de components que es poden tractar: "Les depuradores que tenen tractaments terciaris poden separar els perfluorats que estan regulats actualment. Però cal tenir en compte que la normativa europea d'aigua potable regula només 20 compostos perfluorats, que representen una part molt petita del total de PFAS existents. Hi ha molts altres compostos del mateix grup que ni tan sols coneixem bé i que també estan presents", puntualitza Radjenovic.

Del laboratori a la contaminació real

Aquest treball ja ha donat fruits al laboratori. Però, perquè tingui un impacte real, cal desenvolupar aquesta tecnologia a un altre nivell: "L'estem escalant per poder-la aplicar en la vida real, per exemple en una depuradora. Aquest pas és crític, perquè passar del laboratori a escala real no és simplement fer un reactor més gros".

Per aconseguir-ho, l'ICRA ha creat una empresa per comercialitzar aquesta tecnologia, batejada com a Graphec Water Technologies, i començar així a traslladar la recerca a diferents entorns reals, allà on es produeix la contaminació. 

El primer resultat és un prototip que ja s'ha provat a les instal·lacions gironines. El següent pas serà treure'l a l'exterior, i per això està previst provar-lo al laboratori on s'aplicarà al tractament d'aigües subterrànies, de lixiviats d'abocador i d'aigües industrials de la indústria dels semiconductors, comenta Radjenovic.

Tres altres casos de demostració ens permetran arribar a un nivell de maduresa tecnològica, és a dir, un primer producte mínim viable que ja es pot implementar.

L'investigador Nick Duinslaeger és el principal responsable de Graphec: "És important avançar de manera gradual, augmentant la dificultat pas a pas".

Duinslaeger afegeix que aquest primer pilot pot tractar aproximadament un metre cúbic d'aigua al dia, "i és només el primer pas. El nostre objectiu és validar la tecnologia a aquest nivell i després escalar-la progressivament. Per això ens enfoquem inicialment en aigües residuals industrials, ja que les concentracions de contaminants són més elevades i els volums, més baixos, cosa que facilita la validació d'una tecnologia nova."

"La nostra tecnologia és modular. El que hem fet és desenvolupar reactors més grans que incorporen els nostres elèctrodes de grafè. Aquest és el primer pas cap a un pilot industrial", apunta Duinslaeger. 

La implantació en entorns reals anirà acompassada amb el treball al laboratori: "Aquest és només el primer prototip. Quan l'apliquem en condicions reals, aprendrem molt, i això donarà lloc a versions millorades. Al mateix temps, al laboratori de la Jelena continuem millorant el material dels elèctrodes, i aquestes millores també es traslladaran a futurs prototips", diu Duinslaeger. 

Encara estem en fase de desenvolupament. Cada vegada que apliquem la tecnologia en un entorn real, aprenem coses noves, i això ens permet millorar-ne el disseny, el model i el funcionament.

Si la tecnologia funciona en aquests tres tipus de proves en entorns tan diferents, probablement es podrà aplicar a gairebé qualsevol aigua contaminada per PFAS, incloses les plantes de tractament municipals i grans volums d'aigua potable. 

El projecte finalitza la segona meitat del 2028, quan esperen disposar ja d'un primer producte comercial. Un objectiu molt ambiciós, segons Radjenovic: "No hi ha gaires grups, a nivell europeu o internacional, que estiguin desenvolupant una tecnologia absolutament nova. El sector de l'aigua és conservador i les noves tecnologies necessiten temps, i moltes es queden pel camí. Nosaltres, però, tenim l'esperança que aquesta tecnologia sí que s'implementarà a escala real". 

Una recerca premiada

El treball de Jelena Radjenovic en aquest àmbit, així com la resta de recerca que desenvolupa en tractament d'aigües residuals, ja li ha valgut diversos reconeixements, com el Premi Nacional de Recerca de Catalunya per a Joves Talents que va rebre el 2021. 

I fa poques setmanes, la Fundació Reial Acadèmia de Ciències espanyola (FRACE) la va distingir amb el Premi al Jove Talent Científic Femení en la categoria "aplicacions de la ciència a la tecnologia". "Estem fent una cosa que realment creiem que és molt rellevant, que ens interessa i que pot pot tenir un impacte molt positiu a la societat", sentencia Radjenovic.