O echipă de cercetători de la Universitatea Yale a dezvoltat un model teoretic pentru decontaminarea terenurilor agricole afectate de substanțe per- și polifluoroalchilice (PFAS), cunoscute drept „substanțe chimice eterne". Studiul, publicat în revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), propune o metodă integrată, în patru etape, care combină roci alcaline concasate, plante acumulatoare, tratament termic și biochar — cu potențialul de a reduce drastic atât costurile, cât și amprenta de carbon a procesului.
O problemă moștenită din decenii de fertilizare cu biosolide
Contaminarea terenurilor agricole cu PFAS provine în mare parte din utilizarea biosolidelor — nămol provenit din tratarea apelor uzate municipale — folosite timp de decenii ca fertilizant bogat în azot și fosfor. Problema este că tratamentele standard ale apelor uzate nu elimină compuși precum acidul perfluorooctan sulfonic (PFOS) și acidul perfluorooctanoic (PFOA), care se acumulează în sol, migrează în pânza freatică și ajung, în final, în lanțul alimentar. Această situație a dus deja la măsuri de reglementare și restricții privind utilizarea terenurilor afectate.
Metodele actuale de decontaminare — excavarea la scară largă a solului urmată de tratament termic într-o instalație specializată — sunt costisitoare, ajungând între 800.000 și 1,6 milioane de dolari pe hectar în Statele Unite.
Un proces în patru pași
Modelul propus de cercetătorii Yale funcționează in situ, direct pe teren, și se desfășoară secvențial:
- Corectarea pH-ului — se aplică rocă alcalină concasată, precum bazaltul, pentru a ridica pH-ul solului la aproximativ 7, ceea ce crește mobilitatea și biodisponibilitatea compușilor precum PFOS, facilitând absorbția lor de către rădăcinile plantelor.
- Fitoextracția — se cultivă plante acumulatoare, precum cânepa și păiușul roșu, care extrag contaminanții din zona radiculară. Simulările statistice arată că gestionarea pH-ului solului în acest fel ar putea scurta timpul necesar decontaminării cu mai bine de un deceniu, comparativ cu procesele naturale, neasistate.
- Piroliza — biomasa recoltată este supusă unui tratament termic la temperaturi între 500°C și 700°C, într-un mediu sărac în oxigen, care distruge PFOA și PFOS acumulate în țesuturile vegetale.
- Reintroducerea biocharului — carbonul rezultat din piroliză este reintrodus în sol sub formă de biochar, unde acționează ca un absorbant, fixând contaminanții reziduali și reducând, potrivit estimărilor, infiltrarea acestora în pânza freatică cu până la 95%.
Costuri mult mai mici și un beneficiu climatic suplimentar
Potrivit calculelor economice ale echipei de cercetare, costul median anual al tratamentului ar fi de 1.460 de dolari pe hectar. Pe durata unui ciclu de 20 de ani, costurile totale de decontaminare sunt estimate la puțin peste 29.000 de dolari pe hectar — sumă care include și compensarea veniturilor pierdute de fermieri din cauza întreruperii producției agricole pe perioada tratamentului.
Modelul integrează totodată un beneficiu climatic: bazaltul reacționează cu dioxidul de carbon din atmosferă (proces cunoscut drept „enhanced weathering"), iar biocharul fixează carbonul captat direct în sol. Aplicat pe aproximativ un milion de hectare de teren agricol american afectat, procesul ar putea sechestra între 10,5 și 11 milioane de tone metrice de CO2 anual. Veniturile obținute din creditele de carbon ar putea compensa o parte semnificativă din costurile totale ale decontaminării.
Rezultate promițătoare, dar validate doar prin simulare
Autorii studiului subliniază, totuși, că datele publicate provin din simulări computerizate bazate pe date experimentale existente, iar performanța reală a metodei rămâne să fie testată prin studii pe teren desfășurate pe mai mulți ani. Aceste teste ar trebui să țină cont de particularitățile fiecărui sol, de amestecurile complexe de PFAS întâlnite în practică, de randamentul culturilor și de energia necesară pentru extracția, transportul și piroliza materialelor folosite.
Sursă: PNAS