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El proceso SAFF – Surface Active Foam Fractionation – utiliza las propiedades fisicoquímicas de los compuestos PFAS para adherirse a burbujas de aire finas como resultado de sus propiedades hidrofóbicas e hidrófilas. Cuando se introducen burbujas y se les permite subir en una columna estrecha de agua contaminada con PFAS, las burbujas se vuelven excepcionalmente efectivas para recolectar los PFAS que están unidos libremente a las moléculas de agua. Una vez en la superficie, el PFAS se elimina fácilmente por separación.
El agua tratada (gaseada) puede liberarse al receptor (si las concentraciones de contaminantes están por debajo de los criterios de calidad) o someterse a un tratamiento adicional con filtros de fitorremediación o intercambio aniónico (AEX).
El concentrado de PFAS recolectado se somete a otros pasos de fraccionamiento para convertirse en un líquido de alta concentración de volumen relativamente pequeño. Este concentrado se somete a técnicas de destrucción permanente como la combustión térmica a alta temperatura, la oxidación súper crítica del agua (SCWO) o la oxidación electroquímica (EO).
El sistema tiene ventajas significativas en comparación con todas las demás tecnologías en el mercado, ya que el proceso es muy robusto. SAFF funciona independientemente de si el agua contiene grandes cantidades de sólidos en suspensión y contaminantes de diversos tipos, incluidos el aceite y las sustancias biológicas. El sistema no es sensible a altas concentraciones ni al pH. No necesita ningún sistema de pretratamiento, pero para minimizar el trabajo de servicio, el agua que comprende partículas en suspensión más grandes puede pasar a través de alguna forma de separación, por ejemplo, un separador de láminas.
El equipo consta de una serie de columnas que están conectadas en serie. La Figura 1 muestra un sistema con cuatro columnas de fraccionamiento primario, dos columnas secundarias donde también se puede realizar fraccionamiento terciario, tanques de almacenamiento y periféricos. El equipo normalmente se puede acomodar dentro de un contenedor de 40 pies, Figura 2.
¿Cómo funciona el SAFF?
El sistema SAFF funciona en tres pasos de fraccionamiento. En el primer paso, una columna se llena con agua contaminada con PFAS. El aire se inyecta en la parte inferior de la columna y las burbujas de aire se elevan a través de la columna. Los PFAS se adhieren a las burbujas y fluyen con ellas a la superficie donde se forma una espuma. Los PFAS se acumulan en la parte superior de la columna. La espuma, y parte del agua, fluyen sobre una presa en la parte superior de la columna y se eliminan. La razón para eliminar parte del agua, y no solo la espuma, es eliminar eficazmente los PFAS de cadena más corta, que se estratifican en el agua en la parte superior de la columna, ya que no tienen el mismo potencial de espuma que las cadenas más largas. En esta etapa de fraccionamiento, las concentraciones de PFAS aumentan aproximadamente 10 veces.
En el segundo paso, la espuma y el agua extraída se bombean a una segunda columna de fraccionamiento, donde se lleva a cabo el mismo proceso que en la primera columna. Como las concentraciones de PFAS son ahora alrededor de 10 veces más altas, se obtiene una espuma más seca que se elimina con el vacío. El recipiente donde se realiza el segundo paso de fraccionamiento está equipado con sensores cuidadosamente calibrados que controlan una bomba de vacío y su distancia a los niveles reales de espuma del proceso. El hiperconcentrado generado por este proceso se conduce a un contenedor de recolección donde se almacena a la espera del paso 3. En este segundo paso de fraccionamiento, la concentración se incrementa aún más hasta 1.500 veces, lo que significa que el aumento de la concentración total es ahora de alrededor de 10.000 veces los niveles iniciales.
En el tercer paso de fraccionamiento, que se realiza de la misma manera que el paso 2, se obtienen aumentos adicionales de concentración. El aumento total de la concentración obtenida en los tres pasos es de entre 50.000 – 2.000.000 de veces las concentraciones iniciales en el agua no tratada. Los volúmenes de residuos hiperconcentrados son, por lo tanto, este mismo factor menor que el volumen de agua de procesada. Las cantidades esperadas de residuos dependen del tipo de agua que se trate, pero en base a la experiecia la cantidad esperada de residuos para lixiviados de vertedero son inferiores a 1 m3 por cada 40.000 m3 de agua tratada, y para las aguas subterráneas de unos 10 litros por cada 40.000 m3 de agua tratada.
La tabla (a continuación) resume los aumentos de concentración en cada etapa:
Capacidad
La capacidad de un SAFF40 de 40 pies, con la posibilidad de tres pasos de fraccionamiento y almacenamiento interno de hiperconcentrado, depende del tipo de agua a tratar y de la mezcla de concentración de PFAS. Esto se debe a que los diferentes PFAS requieren diferentes tiempos de ciclo, y el potencial del agua para hacer espuma determina cuánta energía deben proporcionar las bombas. Por experiencia, un SAFF40 puede tratar lixiviados con una capacidad de 20-40 m3 / h sujeto a la tendencia del agua a la espuma, mientras que para el agua subterránea es posible tratar aproximadamente 40 m3 / h con el mismo equipo y un enfoque solo en sustancias PFAS con 6 átomos de carbono o más. Cuando se requiere el tratamiento de sustancias de cadena más corta, pueden ser necesarios tiempos de tratamiento por lotes más largos, lo que resulta en una capacidad de flujo reducida.
EL SAFF en LIFE SOuRCE
En el proyecto LIFE SOuRCE se demostrará la técnica SAFF y se optimizará aún más para el tratamiento de aguas subterráneas, y se combinará con dos técnicas de pulido, AEX y fitorremediación, en dos sitios diferentes contaminados con PFAS; un vertedero en Suecia y un emplazamiento en España donde se han utilizado productos AFFF. La optimización incluirá pruebas de un nuevo diseño de buque, para investigar si se pueden obtener mayores eficiencias de remediación con alteraciones tanto para cadenas cortas como medianas. El acoplamiento con técnicas de pulido evaluará la eficiencia y el coste de la eliminación de cadenas cortas utilizando otras técnicas, y la economía asociada con dicho tren de tratamiento.
