1350
Дослідники з німецького центру Гельмгольца в Дрездені-Россендорфі випробовують дві технології, покликані знищувати перфтороалкільні та поліфтороалкільні речовини (PFAS) — величезну родину промислових хімікатів, сумнозвісних своєю стійкістю до природного й звичайного розкладання. Перший підхід використовує гідродинамічну кавітацію — утворення й схлопування крихітних парових бульбашок у забрудненій воді, другий поєднує холодну атмосферну плазму з дисперсією газу. Аналізи підтвердили, що молекули PFAS розкладаються, а фторид вивільняється під час обробки.
Деякі PFAS підозрюють у пошкодженні генетичного матеріалу й підвищенні ризику раку, хоча біологічний вплив багатьох сполук цієї групи ще погано вивчений. До PFAS зараховують понад 10 тисяч коротко- й довголанцюгових промислових хімікатів. Їхня надзвичайна стійкість походить від дуже міцних зв’язків вуглець-фтор — одних із найсильніших в органічній хімії, — за що PFAS і прозвали «вічними хімікатами». Вони потрапляють у річки й океани зі стічними водами й уже поширилися по всьому світу.
У першому методі PFAS-збагачену воду пропускають крізь звуження, породжуючи парові бульбашки. Довголанцюгові PFAS поводяться як поверхнево-активні речовини й збираються на бульбашках. «Коли бульбашки лопаються під зростаючим тиском води за звуженням, PFAS, прикріплені до них, зазнають локальних температурних сплесків у кілька тисяч градусів Цельсія», — пояснює керівник відділу водних і екологічних технологій доктор Себастьян Райнеке. Кавітація також створює високореактивні гідроксильні радикали, які, за гіпотезою, атакують проміжні продукти й суттєво посилюють розкладання.
Досліди зосередилися на перфтороктансульфонаті (PFOS) — добре вивченому й винятково стійкому представнику родини. До завершення тесту процес розклав близько 37% розчинених молекул PFOS, підтримуючи стабільну швидкість розкладання. «Ми проводимо подальші експерименти, щоб підвищити цей показник, — каже Райнеке. — Наша мета — понад 80% розкладання PFAS і мінералізація понад 50% зв’язаного в них фтору, тобто розрив тих самих зв’язків вуглець-фтор».
В окремій серії дослідів інженер-еколог доктор Аміт Кумар поєднав холодну атмосферну плазму з дисперсією газу. Метод працює за звичайних умов і не потребує каталізаторів чи додаткових хімікатів. «Ми генерували плазму на поверхні води, одночасно вводячи газ у забруднену воду, — пояснює Райнеке. — PFAS прикріплюються до поверхні газових бульбашок і, піднімаючись, виносяться на поверхню, де руйнуються в плазмі».
Плазмова обробка майже повністю розклала і довго-, і коротколанцюгові PFAS, а також вивільнила близько 35% початково зв’язаних атомів фтору, перетворивши їх на солі фториду. Результати були швидшими за кавітацію, але метод має й важливі недоліки: він споживає значно більше енергії на одиницю об’єму й породжує численні продукти перетворення, зокрема газоподібні, які ще належить детально дослідити на можливу небезпеку.
Тепер команда адаптує плазмову систему для більших обсягів води, збільшуючи реакційний об’єм приблизно з 50 мілілітрів до п’яти літрів за допомогою кількох електродів і газового інжектора. Довгострокова мета — поєднати плазмову обробку з гідродинамічною кавітацією, зібравши сильні сторони обох технологій в одній системі. «Гадаю, ми досягнемо високих показників розкладання, поєднавши високореактивні частинки плазми з ефектами кавітації», — вважає Райнеке. У разі успіху це може стати новою ефективною технологією знищення PFAS у воді ще до того, як хімікати поширяться в довкіллі.
