Estados Unidos está siendo sincero sobre las PFAS en el agua potable

Los productos químicos PFAS eran un componente principal de la espuma contra incendios ampliamente utilizada, pero se están eliminando gradualmente debido a su importante impacto tóxico en las aguas subterráneas y el suelo.

Foto: Bastian Slabbers/NUR Foto vía Getty Images

El Congreso ha asignado miles de millones de dólares para abordar la contaminación causada por la omnipresente clase de sustancias químicas “para siempre” conocidas como PFAS (y miles de millones también se han destinado en acuerdos legales recientes con fabricantes), pero los administradores de agua potable, los expertos del sector de la construcción y otras partes interesadas dicen que el costo real de la limpieza podría ser mucho mayor.

La prevalencia de PFAS, abreviatura de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, es una preocupación real y creciente. Se han utilizado miles de productos químicos diferentes en todo, desde espuma contra incendios y materiales de construcción hasta ropa y productos para el hogar, y se han detectado en fuentes de alimentos, suministro de agua, vida silvestre y tejido humano, y aún se están descubriendo otros nuevos. Algunos se identifican como una amenaza para la salud humana, incluso en pequeñas cantidades.

Se ve un sitio contaminado con PFAS cerca de la fábrica del fabricante de productos químicos Chemours en Carolina del Norte. Foto cortesía de Cape Fear River Watch

Actualmente existen métodos para tratar o remediar las PFAS a niveles casi no detectables, pero cada uno tiene desventajas. Las empresas de ingeniería y construcción, y otras, se apresuran a evaluar, validar y ampliar tecnologías prometedoras no sólo para tratar, sino también para destruir las sustancias químicas. Es desalentador, señalan, porque las sustancias fueron creadas para no ser degradables. A pesar de los estudios en curso para respaldar el uso de tecnologías destructivas, la mayoría aún no han avanzado lo suficiente como opciones escalables y asequibles para las empresas de servicios públicos.

"La remediación de PFAS en el suelo y las aguas subterráneas es compleja debido a la naturaleza persistente y móvil de los compuestos", dice Elliot Cooper, vicepresidente de la empresa de remediación Cascade Environmental. “El mayor desafío es trabajar con concentraciones bajas de parte por billón. El potencial de contaminación cruzada es alto y puede invalidar los resultados”. La caracterización tradicional del agua subterránea “es excelente para contaminantes como solventes o benceno”, dice. "Es un juego de pelota completamente nuevo con PFAS".

La empresa ha desarrollado un "sistema de creación de perfiles" patentado que puede agregar datos de alta resolución a los modelos conceptuales de PFAS e identificar mejor las zonas de flujo, dice Cooper. Pero también señala los riesgos de "introducir tecnologías donde los estándares federales, los plazos de cumplimiento o las prioridades de aplicación no han sido finalizados".

Stuart, Florida, instaló lo que se dice que es el sistema más grande en los EE. UU. hasta el momento para tratar contaminantes PFAS en un sistema de agua potable. Foto cortesía de Kimley Horn

Con una serie de estados que han tomado medidas en los últimos años para regular las PFAS (y ahora se avecinan importantes acciones federales), las empresas de agua y aguas residuales, los propietarios de sitios, las empresas químicas y los expertos en remediación se están preparando para el trabajo pesado de reducir los contaminantes a niveles mínimos durante años para supondrán un coste total mucho mayor que el asignado hasta ahora.

"Ha habido una preocupación de larga data en la comunidad regulada sobre hasta qué punto [las regulaciones federales] se alinean tanto con el riesgo como con los recursos", dice Steve Hall, vicepresidente ejecutivo del American Council of Engineering Cos. "El gobierno federal hace un buen trabajo al exigir, pero [no] siempre hace un buen trabajo al proporcionar los recursos necesarios para el cumplimiento”.

El incinerador de Clean Harbors Inc. en Arkansas es uno de los seis que opera y cuya capacidad de destrucción de PFAS se somete a pruebas de chimenea, pero se están buscando enfoques de eliminación alternativos. Foto cortesía de Clean Harbors Inc.

Los fabricantes de productos químicos desarrollaron sustancias PFAS en la década de 1930 para una amplia gama de productos que resistían altas temperaturas y repelían el aceite y el agua. Sus cadenas de átomos de carbono y flúor forman enlaces extremadamente difíciles de romper. "El vínculo carbono-flúor es muy, muy fuerte, y se necesita una cantidad increíble de energía para romperlo", dice Chance Lauderdale, director global del sector de agua potable de HDR.

Un nuevo estudio del Servicio Geológico de EE. UU. concluye que hasta el 45 % de los hogares tienen algún nivel de PFAS en el agua del grifo (ver mapa a continuación). La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. dijo en agosto que cientos de sistemas de agua potable contienen PFAS, y alrededor del 8% tiene los tipos más comunes (PFOA y PFOS) en concentraciones superiores al nivel que, según afirma, plantea riesgos para la salud. El Consejo de Defensa de los Recursos Naturales, un importante grupo ambientalista, sugiere que las cifras de la EPA subestiman el nivel real de contaminación porque en realidad sólo se monitorea una fracción de los PFAS que podrían estar presentes en el agua potable.

Identificar los contaminantes es clave, pero desalentador. El Grupo de Trabajo Ambiental, que rastrea sustancias químicas como las PFAS en productos de consumo y en el medio ambiente, identificó más de 40.000 sitios industriales o de fabricación en EE. UU. que pueden haber utilizado PFAS al mismo tiempo.

"Las estimaciones actuales del número total de compuestos de PFAS son casi 15.000, según una base de datos de la EPA, pero los laboratorios comerciales sólo informan hasta 75 analitos objetivo de PFAS", dice John LaChance, vicepresidente de la unidad TerraTherm de Cascade Environmental, que utiliza tecnología térmica. para destruir las PFAS en los suelos. Señala la necesidad de una capacitación y procedimientos operativos más especializados "relacionados con la eliminación de la contaminación cruzada durante la perforación y la caracterización del sitio".

Con los costos elevados, la financiación ha surgido en múltiples frentes: desde asignaciones federales anuales y $10 mil millones destinados a PFAS en la ley de infraestructura de 2021 hasta grandes acuerdos recientes entre algunos fabricantes clave con sistemas públicos de agua en litigios de larga duración.

En junio se llegó a un acuerdo inicial entre 3M y muchas empresas de servicios de agua, estimado en hasta 12.500 millones de dólares, en un tribunal federal de Carolina del Sur. Un juez también aprobó un acuerdo final separado por 1.200 millones de dólares entre ellos y Dupont y sus empresas derivadas Chemours y Corteva Inc.

Los fiscales generales de 23 estados impugnaron el acuerdo de 3M el 26 de julio, afirmando que la cantidad acordada es demasiado baja, pero el juez federal lo aprobó inicialmente el 29 de agosto, "con fondos que se distribuirán a cualquier sistema público de agua que haya detectado PFAS en una o más de sus fuentes de agua", y a aquellos "que aún no han detectado PFAS pero deben realizar pruebas de contaminación".

También se tomó nota de la información sobre la asignación de fondos para los 300 demandantes municipales estimados, y 19 de los que demandaron inicialmente fueron designados para representar a la clase. Incluyen Camden, Nueva Jersey; Delray Beach, Florida; la Autoridad de Agua y Alcantarillado de Coraopolis, Pensilvania; la Autoridad de Agua y Aguas Residuales del Condado de Dutchess, Nueva York; y California Water Service Co.

Los pactos excluyen los sistemas de agua de propiedad estatal y federal, los propietarios de pozos privados y otros denunciantes individuales. Se esperan más litigios, ya que las empresas químicas han cuestionado los vínculos sospechosos entre sus productos y condiciones de salud específicas.

Los abogados de los sistemas municipales dicen que el litigio de cinco años ha involucrado 160 declaraciones.

Paul Napoli, abogado principal de los demandantes, dijo a ENR que se espera la aprobación judicial final del acuerdo después de "audiencias de imparcialidad" fijadas para diciembre y enero.

Imagen: Brown y Caldwell

Un desafío importante al abordar la familia de sustancias químicas PFAS es su absoluta ubicuidad. Debido a que no se degradan, las sustancias utilizadas para fabricar numerosos productos industriales y de consumo migran al agua y afectan la vida silvestre acuática. El consumo de pescado y agua contaminados hace que las PFAS pasen a las instalaciones de aguas residuales y que los biosólidos cargados de contaminantes enviados a los vertederos o utilizados como fertilizantes se filtren en las aguas subterráneas y el suelo. Cuando se incineran sustancias químicas, pueden liberarse al aire sin que se capturen las emisiones.

Las tecnologías actuales funcionan principalmente separando los compuestos de PFAS del suministro de agua potable. Con diferencia, los métodos de tratamiento más comunes para reducirlos son el carbón activado granular (GAC), las resinas de intercambio iónico y las membranas de alta presión en ósmosis inversa o nanofiltración. Aunque son eficaces, los tres plantean sus propios desafíos, afirma Sean Lammerts, director de crecimiento estratégico de Black & Veatch. El tratamiento con GAC requiere una regeneración periódica o sustitución de filtros de carbón activado, que pierden su capacidad de adsorción con el tiempo. Con la ósmosis inversa, el flujo de desechos está tan concentrado con PFAS que es difícil descomponerlo más y debe eliminarse.

El equipo de AECOM en un sitio de PFAS utiliza una tecnología destructiva llamada DE-FLUORO que, según la empresa, está disponible comercialmente y puede ampliarse. Foto cortesía de AECOM

Debido a que estas tecnologías separan el agua de los flujos de desechos, los desechos deben tratarse nuevamente o eliminarse, generalmente mediante incineración, vertederos o inyección en pozos profundos. Las sustancias químicas PFAS pueden emitirse al aire cuando se incineran sin capturarlas, y los lixiviados de los vertederos también pueden estar muy contaminados con PFAS.

La empresa de gestión de residuos Clean Harbors Inc. tiene seis incineradores en Estados Unidos cuya capacidad de destrucción de PFAS se somete a pruebas de chimenea y son validados por un tercero, dice Paul Bratti, vicepresidente senior. También cuenta con vertederos de circuito cerrado que no liberan lixiviados, “por lo que no hay temor de que vertamos ninguno en una vía fluvial”, añade. Una revisión externa realizada en 2022 de su incinerador de desechos peligrosos de Utah sobre “múltiples formas” de PFAS mostró que el proceso destruyó más del 99,99% de los compuestos, superando los estándares estatales y federales de aire ambiente, dice Bratti.

Cascade Environmental desarrolló una herramienta de caracterización de sitios de alta resolución para detectar rastros químicos. Foto cortesía de Cascade Environmental

Pero, dice Jeff Hale, director de Kleinfelder, “las opciones de gestión de residuos, como la incineración y el vertido, se están volviendo más limitadas debido al estigma y las regulaciones sobre las PFAS”. Ante una mayor preocupación de la comunidad, muchas empresas de servicios públicos e instalaciones dependen de la inyección en pozos profundos, aunque podría ser "potencialmente problemático" si el PFOA y el PFOS se consideran peligrosos según la ley Superfund, como ha propuesto la EPA, añade Lammerts.

Estos desafíos están impulsando el interés en nuevas tecnologías destructivas. Algunos que se están evaluando y validando incluyen: oxidación con agua supercrítica; pirólisis; oxidación electroquímica; fraccionamiento de espuma; y reactores de plasma, entre otros. Todos se centran en romper el vínculo flúor-carbono, pero la mayoría no están completamente maduros ni son rentables para un uso generalizado, dicen las empresas.

“En este momento, definitivamente todavía estamos en la fase a escala de laboratorio para muchas de estas tecnologías. Realmente es como un problema químico”, dice Kyle Hay, líder municipal de PFAS en Brown y Caldwell. Dice que algunas tecnologías que ahora se están evaluando podrían tardar de cinco a diez años en madurar. "Gran parte del desafío consiste en escalar desde el entorno del laboratorio y ser económicamente viable", añade. Black & Veatch ha estado trabajando durante los últimos dos años con una empresa de servicios públicos no revelada del noreste de Estados Unidos para evaluar 18 tecnologías destructivas. Para el próximo año, seleccionarán cuatro para pasar a la fase del proyecto de demostración, dice Gary Hunter, ingeniero principal de procesos de la empresa.

En marzo, como parte de su “hoja de ruta estratégica” para abordar la contaminación, la EPA propuso su primera norma primaria para el agua potable para seis sustancias químicas PFAS, incluidas tres de las más comunes: ácido perfluorooctánico (PFOA); sulfonato de perfluorooctano (PFOS); y Gen-X, el sucesor de cadena más corta del teflón. Espera finalizar la norma legalmente ejecutable para fin de año y también ha propuesto designar al PFOA y al PFOS como “sustancias peligrosas” según la ley Superfund de EE. UU., y es probable que esa norma sea definitiva en 2024.

Los grupos nacionales de servicios públicos de agua y aguas residuales coinciden en que algunas PFAS deberían regularse. Pero dicen que las propuestas actuales fallan al centrarse más en regular los sistemas de agua potable y residuales –“receptores” pasivos de contaminantes– que en sus fabricantes y las instalaciones industriales que los utilizan.

La EPA ha tomado medidas para frenar a los contaminadores en algunos lugares, especialmente en Cape Fear, Carolina del Norte (ver cuadro a continuación). La agencia emitió dos memorandos de orientación para las agencias estatales en 2022 que describían cómo incorporar reducciones de PFAS en los permisos federales de descarga de contaminantes para instalaciones industriales bajo las autoridades existentes. En enero, la EPA dijo que desarrollaría límites de contaminación basados ​​en tecnología y más estudios sobre descargas de aguas residuales de fuentes industriales bajo el programa federal de pautas de limitación de efluentes.

El fabricante Chemours acaba de terminar de construir una barrera obligatoria (2,5 pies de espesor, 60 a 80 pies de profundidad y 1,5 millas de largo) en Carolina del Norte, para evitar una mayor contaminación del río Cape FearImagen cortesía del DEQ de Carolina del Norte

Steve Via, director de relaciones federales de la Asociación Estadounidense de Obras Hidráulicas, dice que la EPA podría estar haciendo más y avanzando más rápido para imponer límites y nuevos requisitos a los productores de PFAS. El grupo apoya un estándar de agua potable para ciertos tipos de PFAS que las empresas de servicios públicos puedan cumplir en el cronograma requerido por la Ley de Agua Potable Segura, que es de tres años, con la posibilidad de una extensión de dos años en algunos casos.

Con la escasez de cadena de suministro y mano de obra, exigir que todas las empresas de agua instalen sistemas de tratamiento de PFAS en el mismo plazo podría ser una pesadilla logística, afirma. Agregar sistemas para eliminar o destruir PFAS donde hay poco riesgo resta fondos y recursos a problemas que podrían ser más apremiantes, señala Hall de ACEC.

Una solución podría ser aumentar el nivel máximo de contaminante para que las empresas de servicios públicos con los niveles más altos de PFAS tuvieran que instalar sistemas de tratamiento primero, dice Via. Su grupo recomienda que el MCL se eleve a 10 partes por billón desde las 4 partes por billón propuestas por la EPA.

Las estimaciones de costos y los estudios en los que se basó la EPA para desarrollar el estándar de agua potable son defectuosos, según el grupo de empresas de servicios de agua. Un análisis de Black & Veatch que la agencia incluyó en los comentarios predice costos de cumplimiento de PFAS de entre $ 2.5 mil millones y $ 3.2 mil millones al año, mucho más que las estimaciones de la EPA. "Esta regla será una de las más costosas jamás establecidas bajo la Ley de Agua Potable Segura... y una carga que soportarán menos del 10% de los sistemas de agua", dijo la asociación, enfatizando que su análisis de impacto "sea preciso para que los sistemas de agua y las comunidades "Tenemos la seguridad de que las inversiones en infraestructura que se están realizando representan [aquellas] con el mayor beneficio social".

Con la identificación de contaminación por PFAS en su agua potable que data de 2016, la demanda de Stuart, Florida, por $100 millones contra el fabricante 3M, se consideró un caso de prueba para litigios multidistritales, ya que los funcionarios pretenden recuperar los fondos gastados para tratar el agua de la ciudad y cubrir el agua futura. -Inversión de filtración y reclamación de daños y perjuicios.

Desde que descubrieron altos niveles de PFAS en su sistema debido a la espuma contra incendios almacenada en las cercanías, los funcionarios reemplazaron tres de los 24 pozos de agua potable e instalaron un sistema de tratamiento de intercambio iónico. Cuando se completó en 2019, fue el primer proyecto de este tipo construido en Florida y el sistema operativo más grande de EE. UU., con una capacidad de tratamiento de hasta 8 millones de galones por día, según la firma de diseño Kimley-Horn. El sistema elimina PFAS y otros contaminantes a menos de 10 partes por billón, lo que, según la empresa, es un nivel que no se detecta.

Los costos operativos anuales, estimados en $2 millones, aumentarán a medida que la ciudad apunta a reducir la contaminación a cero, dijeron funcionarios en declaraciones judiciales anotadas en un informe de Grist de junio. Stuart también tiene previsto terminar en noviembre una instalación de tratamiento por ósmosis inversa estimada en 18,3 millones de dólares en su planta de agua. Los funcionarios de la ciudad y los gerentes de Kimley-Horn no quisieron comentar a ENR sobre los detalles financieros o técnicos de la respuesta de Stuart, citando el litigio.

Stuart, Florida, que gastó millones desde 2016 para eliminar los PFAS de su sistema de agua potable (arriba), ha demandado a los fabricantes; En 2022 se agregó un tratamiento de carbón activado granular a la planta de agua principal de Cape Fear, Carolina del Norte (abajo). Foto: Autoridad de Servicios Públicos de Cape Fear

La Autoridad de Servicios Públicos de Cape Fear en Carolina del Norte atiende un área cercana a la planta de Fayetteville de la firma química Chemours, cuyas tuberías con fugas contaminaron alrededor de 9.000 pozos con PFAS, dice Dana Sargent, directora ejecutiva del grupo de defensa Cape Fear River Watch.

En virtud de una orden estatal de 2019, Chemours está remediando los tóxicos en el río Cape Fear, incluida la construcción de un muro subterráneo paralelo de 1,5 millas de largo, 2,5 pies de espesor y entre 60 y 80 pies de profundidad, junto con un sistema de extracción de agua subterránea para eliminar al menos 99% de las PFAS. Aunque se completó recientemente, el proyecto tenía varios meses de retraso respecto del cronograma previsto, señala.

Chemours dice que el producto químico Gen-X que ahora se produce allí “es seguro para el uso previsto” en la producción de fluoropolímeros para materiales necesarios para la transición energética de Estados Unidos. Sargent dice que tales afirmaciones son un ejemplo de lavado verde.

Mientras tanto, la autoridad tiene un litigio separado con Chemours y terminó el trabajo en 2022 en un sistema de tratamiento de carbón activado granular para reducir los PFAS en su planta de tratamiento de agua de 44 mgd en Sweeney.

Por Debra K. Rubin y Pam McFarland

De manera similar, los grupos de agua y aguas residuales están preocupados por la posible responsabilidad del Superfund si la EPA avanza y designa el PFOA y el PFOS como sustancias peligrosas. Los grupos ambientalistas dicen que esas preocupaciones son exageradas. "Las empresas de agua están acostumbradas a recibir y tratar sustancias peligrosas y a eliminar desechos contaminados de manera adecuada y segura", escribió el grupo de Trabajo Ambiental en mayo. "Agregar PFAS a la lista de sustancias peligrosas simplemente aumentará la lista de sustancias peligrosas que las empresas de servicios de agua potable y aguas residuales ya manejan habitualmente".

Muchas comunidades no están esperando que la regulación federal se ocupe de lo que se avecina. "Está en la mente de todos", dice Jay Surti, líder de biosólidos de la región este de GHD. Nueva Jersey ha tenido una norma de agua potable de PFAS aplicable desde 2018, siendo el primer estado en desarrollar una. Otros en el noreste, así como en Minnesota, California y Virginia Occidental, han hecho lo mismo.

Mapa: Servicio Geológico de EE. UU.

Rosa Gwinn, líder técnica global de PFAS de AECOM, dice que la empresa está trabajando con municipios que ya están planificando diferentes escenarios, incluidos diferentes límites de MCL para PFAS en una norma final para agua potable.

“¿Qué significa que cambie el número de compuestos? Seamos realistas: una ciudad tan grande como Los Ángeles, con la cantidad de agua que proporciona, no podrá activar un sistema de tratamiento”, afirma. "Estas cosas van a suponer grandes esfuerzos de construcción para diseñar, construir y operar".

AECOM también ha trabajado durante más de una década con el Departamento de Defensa de EE. UU. (un antiguo usuario importante de espuma formadora de película acuosa que contiene PFAS para combatir incendios) en la remediación, señala Gwinn. El trabajo actual con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. incluye investigaciones, estudios de viabilidad, acciones de remoción y otras actividades en 189 instalaciones de la guardia nacional en todo el país.

En lo que respecta a las aguas residuales, empresas como GHD están alentando a sus clientes a centrarse en la evaluación de riesgos y la planificación adaptativa. Las empresas de servicios públicos deben anticipar los requisitos regulatorios en su planificación de capital “para evitar cualquier riesgo de activos varados, dado que las regulaciones pueden cambiar en el futuro”, dice Surti. "Hay que planificarlo ahora".

Como editora general de ENR para Energía, Negocios y Fuerza Laboral, Debra K. Rubin tiene una amplia ventaja sobre noticias, problemas y tendencias en ingeniería y construcción globales relacionados con áreas clave de desarrollo y transición energética global, negocios y gestión corporativa, regulación. y riesgo y desarrollo de la fuerza laboral de próxima generación.

Debra también lanzó y administraLas 200 principales empresas medioambientales de ENR ranking anual, que define los actores clave en el dinámico mercado global de servicios ambientales; y es editor deENR Fuerza laboral hoy Boletín electrónico sobre noticias y tendencias en gestión del talento de la industria. Haga clic aquí para recibir este boletín mensual gratuito.

También es una organizadora clave de la reunión anual de ENR.Mujeres pioneras en la construcción conferencia, un importante foro de la industria AEC para la gestión del talento y el avance profesional de las mujeres. Haga clic aquí para obtener más detalles sobre los planes en formación para el próximo evento en vivo.

María B. poderes ha informado sobre temas de ingeniería y construcción en los sectores energético y ambiental global durante más de 30 años desde Washington, DC y Birmingham, Alabama. Anteriormente escribió para el grupo Platt's de publicaciones del sector energético bajo McGraw Hill y S&P Global, que incluía Inside Energy y Megawatt Daily y fue editor estatal del Herald Leader de Lexington, Kentucky. Mary tiene una maestría en periodismo de la American University.