Sobre substâncias per- e polifluoroalquílicas (PFAS), batizadas como 'químicos eternos', e o desafio de mitigar os seus efeitos nocivos para a saúde e ambiente

Substâncias per e polifluoroalquiladas (PFAS) são compostos antropogénicos com pelo menos uma fração perfluoroalquilo (CnF2n+1–) [1]. (...) O PFAS contêm mais de 4700 compostos com diversos tamanhos moleculares, estruturas e grupos funcionais [20], incluindo não-polímeros e polímeros [21]. Os PFAS não poliméricos são de maior preocupação ambiental porque são comumente encontrados em locais de libertação e são mais perigosos para a saúde humana e para o ecossistema do que os PFAS poliméricos [22]. (...) Eles têm sido encontrados em todos os meios ambientais, incluindo águas superficiais, subterrâneas, águas residuais, ar e solo [6-8].

(...) Desde meados do século XX, os PFAS encontraram muitas aplicações em revestimentos têxteis, tensoativos, pesticidas, materiais de contato com alimentos e espumas de combate a incêndios [2-3]. (...) Eles exibem um transporte rápido e alargado no meio ambiente devido à sua geralmente alta solubilidade em água e fraca adsorção nas partículas do solo. Devido à sua presença generalizada no meio ambiente e toxicidade conhecida, o PFAS tornaram-se uma séria ameaça ao ecossistema e à saúde pública.

(...) Espumas de combate a incêndios, estações de tratamento de águas residuais, lixiviados de aterros sanitários e biossólidos são as principais fontes de contaminação por PFAS no solo [9-10]. Por exemplo, na Austrália, Canadá e Estados Unidos, o uso contínuo de espumas de combate a incêndio em locais de defesa, aeroportos e locais de treino de brigadas de incêndio resultou em contaminação generalizada de PFAS [9], [11]. Estima-se que cerca de 2.749 - 3.450 kg do total de PFAS produzidos anualmente estão presentes na forma de biossólidos produzidos nos EUA  e cerca de metade deles entra em solos agrícolas por meio da aplicação de biossólidos na terra. Uma fração adicional de 1.375 - 2.070 kg de PFAS entra em terras agrícolas anualmente por meio da aplicação de fertilizantes [9]. Isso tornou-se numa séria preocupação ambiental e de saúde devido à alta recalcitrância dos PFAS e da sua conhecida toxicidade para humanos e vidas selvagens [12].

Fonte:  O.Adu, X.Ma, V.K. Sharma, Bioavailability, phytotoxicity and plant uptake of per-and polyfluoroalkyl substances (PFAS): A review, Journal of Hazardous Materials, 447 (2023) 130805.

(...) Como os PFAS são amplamente utilizados e prontamente solúveis em água, eles são frequentemente detectados na água potável. Dados da Third Unregulated Contaminant Monitoring Rule de 2013 a 2015 mostraram que a frequência de detecção na água potável dos EUA de ácido perfluorooctanóico (PFOA) e ácido perfluorooctano sulfónico (PFOS) foi de 1,03% e 0,79%, respectivamente. Embora a frequência de detecção tenha sido baixa, foram relatadas concentrações de até 7.000 ng/L (Crone et al., 2019).

Fonte: M. Du, Q.Pu, X. Li, H. Yang, N. Hao, Q. Li, Y. Zhao, Yu Li, Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFAS) adsorbed on microplastics in drinking water: Implications for female exposure, reproductive health risk and its mitigation strategies through in silico methods, Journal of Cleaner Production, 391 (2023) 136191.

PFAs perturbam sistema endócrino, hepático, fertilidade, imunidade, colesterol...

O PFAS podem provocar efeitos negativos significativos na saúde de humana e de animais selvagens. Estudos epidemiológicos avaliaram os impactos na saúde de populações que foram expostas involuntariamente a PFAS, com descobertas que relacionam vários tipos de cancro, níveis elevados de colesterol, diminuição das funções imunológica e hepática e defeitos congénitos significativos. Bonefeld-Jorgensen et al. (2014)

(...) A análise in silico e as abordagens de machine learning também foram usadas para modelar as interações de mais de 5.000 PFAS com os receptores androgénicos humanos (HAR) e relataram que 23 dos PFAS testados interagiram fortemente com o HAR. Tachachartvanich et al. (2022) Os resultados desses estudos computacionais foram então validados experimentalmente.

Fonte:  R.A. Dickman, D.S. Aga, A review of recent studies on toxicity, sequestration, and degradation of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), Journal of Hazardous Materials 436 (2022) 129120.

Estudos mostraram a desregulação endócrina do PFAS no endométrio mediado pela progesterona (Di Nisio et al., 2020). O PFAS podem interferir na normalidade reprodutiva e hormonal e atingir o ovário, o que pode causar sérios danos ao sistema reprodutor feminino (Wang et al., 2022).

Fonte: M. Du, Q.Pu, X. Li, H. Yang, N. Hao, Q. Li, Y. Zhao, Yu Li, Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFAS) adsorbed on microplastics in drinking water: Implications for female exposure, reproductive health risk and its mitigation strategies through in silico methods, Journal of Cleaner Production, 391 (2023) 136191.

PFAs não são microplásticos, mas o seu risco é potenciável pelos micropláticos:

Os microplásticos (MPs) são partículas menores que 5 mm produzidas pela degradação de objetos plásticos presentes no meio ambiente, com grande área superficial específica e hidrofobicidade, que podem adsorver, recolher e transportar PFAS na água potável (Mejías et al., 2022). Verificou-se que após um mês de exposição à solução de PFAS, os MPs adsorveram entre 11% e 36% do PFAS na solução exposta e que o PFAS adsorvidos em MPs podem atingir 24 a 259 vezes sua concentração de base (Scott et al ., 2021). Os PFAS adsorvidos no corpo humano através de MPs existentes na água potável são muito maiores do que o PFAS livre na água potável (Vo e Pham, 2021).

(...) Tanto os MPs quanto os PFAS podem causar danos ao reprodutor feminino e têm o mesmo local de ação (Solleiro-Villavicencio et al., 2020).

Fonte: M. Du, Q.Pu, X. Li, H. Yang, N. Hao, Q. Li, Y. Zhao, Yu Li, Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFAS) adsorbed on microplastics in drinking water: Implications for female exposure, reproductive health risk and its mitigation strategies through in silico methods, Journal of Cleaner Production, 391 (2023) 136191.

Que soluções técnicas existem para resolver o problema:

O tratamento físico [de PFAs] pode ser definido como uma abordagem que se concentra no isolamento e remoção da contaminação de PFAS, que geralmente inclui permutador de iões ou materiais de sorção à base de carbono. No entanto, apenas a remoção do contaminante não é suficiente para a remediação completa, pois apenas transfere os PFAS de um meio e os concentra num novo meio; e não necessariamente degrada ou destrói esses contaminantes. O tratamento químico é definido como uma técnica de remediação em que vias químicas controladas, incluindo reações eletroquímicas, fotoquímicas e de plasma, são aplicadas para degradar efetivamente os PFAS. O tratamento biológico, ou biodegradação, refere-se à degradação de PFAS por organismos vivos, como micróbios e plantas. Combinar a remoção física com tratamentos de degradação química ou biológica pode reduzir custos e esforços de remediação;

A análise de PFAS é normalmente realizada por uma abordagem quantitativa direcionada usando cromatografia líquida com espectrometria de massa em tandem (LC/MS/MS).

Fonte:  R.A. Dickman, D.S. Aga, A review of recent studies on toxicity, sequestration, and degradation of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), Journal of Hazardous Materials 436 (2022) 129120.