Las baterías de iones de litio, una fuente creciente de contaminación
Un equipo de investigación ha descubierto que el uso de una nueva subclase de sustancias químicas sintéticas conocidas como PFAS en las baterías de iones de litio se está convirtiendo en una fuente creciente de contaminación del aire y el agua.
Por la Universidad Tecnológica de Texas
La inclusión de PFAS en las baterías de iones de litio se está convirtiendo en una fuente creciente de contaminación ambiental. Imagen generada con DALL-E
Jennifer Guelfo y sus colegas de la Universidad Tecnológica de Texas (UTT), en Estados Unidos, han descubierto que el uso de una nueva subclase de perfluoroalquilo y polifluoroalquilo (PFAS) en las baterías de iones de litio es una fuente creciente de contaminación ambiental, tanto del aire como del agua. Los hallazgos aparecen publicados en la revista Nature Communications.
No hay que olvidar que los PFAS son una clase amplia de compuestos químicos fluorados que contienen cadenas de carbono en las que todos o la mayoría de los átomos de hidrógeno han sido sustituidos por átomos de flúor. Esto les confiere propiedades únicas, como una alta resistencia al calor, a los productos químicos y a la grasa, así como una notable estabilidad química.
Los PFAS se han utilizado en una amplia gama de aplicaciones industriales y comerciales debido a estas propiedades, caso de recubrimientos antiadherentes de sartenes y utensilios de cocina.; repelentes al agua y a las manchas, espumas y productos retardantes de llama, y productos cosméticos y productos de higiene personal.
Las pruebas realizadas por el equipo de investigación de l UTT encontraron además que estos PFAS, llamados bisperfluoroalquil sulfonimidas (bis-FASI), demuestran persistencia ambiental y ecotoxicidad comparables a compuestos notorios más antiguos, caso del ácido perfluorooctanoico (PFOA). Este se utiliza principalmente en la fabricación de productos como recubrimientos antiadherentes (por ejemplo, en sartenes y utensilios de cocina), telas resistentes a las manchas y al agua, y en algunos tipos de espumas.
Las baterías de iones de litio son una parte clave de la creciente infraestructura de energías limpias, con usos en automóviles eléctricos y electrónica, y se prevé que la demanda crezca exponencialmente durante la próxima década.
Combatir la crisis climática sin liberar contaminantes altamente contaminantes.
"Nuestros resultados revelan un dilema asociado con la fabricación, eliminación y reciclaje de las infraestructuras de energías limpias —dice Guelfo, profesora de Ingeniería Ambiental en la Facultad de Ingeniería Edward E. Whitacre Jr. Y añade—: Reducir las emisiones de dióxido de carbono con innovaciones como los coches eléctricos es fundamental, pero no debería tener el efecto secundario de aumentar la contaminación por PFAS. Necesitamos facilitar tecnologías, controles de fabricación y soluciones de reciclaje que puedan combatir la crisis climática sin liberar contaminantes altamente pertinaces".
Los investigadores tomaron muestras de aire, agua, nieve, tierra y sedimentos cerca de plantas de fabricación de baterías de iones de litio en Minnesota, Kentucky, Bélgica y Francia. Las concentraciones de bis-FASI en estas muestras se encontraban comúnmente en niveles muy altos.
Los datos también sugieren que las emisiones atmosféricas de bis-FASI pueden facilitar el transporte a larga distancia, lo que significa que las áreas alejadas de los sitios de fabricación también pueden verse afectadas. El análisis de varios vertederos municipales en el sureste de Estados Unidos indicó que estos compuestos también pueden ingresar al medioambiente a través de la eliminación de productos, incluidas las baterías de iones de litio.
Las baterías de iones de litio pueden ser una fuente contaminante de bis-FASI. Cortesía: Bumper DeJesus, Andlinger Center for Energy and the Environment
Las pruebas de toxicidad demostraron que concentraciones de bis-FASIs similares a las encontradas en los sitios de muestreo pueden cambiar el comportamiento y los procesos metabólicos energéticos fundamentales de los organismos acuáticos. La toxicidad del Bis-FASI aún no se ha investigado a fondo en seres humanos, aunque otros PFAS mejor estudiados están relacionados con el cáncer, la infertilidad y otros daños graves para la salud.
Las pruebas de tratabilidad —test que permiten conocer los valores de ciertos parámetros necesarios para el tratamiento del agua en las plantas de depuración— mostraron que los bis-FASI no se descomponían durante la oxidación, lo que también se ha observado para otros PFAS.
Sin embargo, los datos indicaron que las concentraciones de bis-FASI en el agua podrían reducirse utilizando carbón activado granular e intercambio iónico, métodos que ya se emplean para eliminar las PFAS del agua potable.
Cómo eliminar los bis-FAS.
"Estos resultados ilustran que los métodos de tratamiento diseñados para el PFOA y el PFOS (ácido perfluorooctanosulfónico) también pueden eliminar los bis-FAS —señala el autor del estudio, Lee Ferguson, profesor de Ingeniería Ambiental de la Universidad de Duke (Estados Unidos). Y añade —: Es probable que el uso de estos enfoques aumente a medida que las instalaciones de tratamiento se actualicen para cumplir con los niveles máximos de contaminantes para PFAS recientemente promulgados por la Agencia de Protección Ambienta (EPA)".
Guelfo y Ferguson enfatizan que este es un momento crucial para la adopción de tecnologías de energía limpia que pueden reducir las emisiones de dióxido de carbono.
"Debemos aprovechar la experiencia de equipos multidisciplinares de científicos, ingenieros, sociólogos y responsables políticos para desarrollar y promover el uso de infraestructuras de energía limpia al tiempo que minimizamos la huella ambiental —dice Ferguson. Y concluye —: Debemos aprovechar el impulso que hay detrás de las iniciativas energéticas actuales para garantizar que las nuevas tecnologías energéticas sean realmente limpias". ▪️
Información facilitada por la Universidad Tecnológica de Texas -Adaptación: Enrique Coperías / RexMolón Producciones
Fuente: Guelfo, J.L., Ferguson, P.L., Beck, J. et al. Lithium-ion battery components are at the nexus of sustainable energy and environmental release of per- and polyfluoroalkyl substances. Nature Communications (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-49753-5
