Chimicalele eterne din apă vor putea fi descompuse rapid prin intermediul unei noi metode

Oamenii de știință au descoperit o nouă modalitate de a descompune chimicalele eterne din apă, poluanții „încăpățânați” care contaminează căile navigabile și amenință sănătatea publică.

În august 2022, știrile despre un mod simplu, cu energie scăzută, de a descompune unele, dar nu toate, chimicalele eterne din apă au venit de la cercetătorii Northwestern University, din SUA, care au descris modul în care aceste substanțe chimice sintetice, despre care se credea că nu pot fi distruse fără o cantitate mare de energie, cedează de fapt în condiții mult mai blânde.

• Oamenii de știință au descoperit, în premieră, o moleculă care absoarbe gazele cu efect de seră
• John Herschel și contribuțiile aduse astronomiei. „Respectul de sine este piatra de temelie a oricărei virtuți”

Acum, o echipă de oameni de știință de la University of California (UC) Riverside a raportat o metodă alternativă pentru supraalimentarea distrugerii substanțelor chimice PFAS din apă.

Ce sunt chimicalele eterne din apă?

Metoda utilizează lumina UV și hidrogen gazos pentru a descompune aceste substanțe nocive care se găsesc în sursele de apă potabilă.

PFAS (substanțe per- și polifluoroalchilice) de lungă durată au fost utilizate la scară largă timp de zeci de ani ca agenți antiaderenți și de impermeabilizare, așa că au ajuns în orice, de la spumă de stingere a incendiilor la produse cosmetice.

Poreclite mai târziu „chimicale eterne” pentru felul în care persistă în mediu, acestea au fost găsite în niveluri îngrijorător de ridicate în apa potabilă din întreaga lume și au fost legate de probleme de sănătate cum ar fi cancerul de ficat.

Dacă acest tip de progres în cercetare continuă, am putea, în sfârșit, să scăpăm de chimicalele eterne din apă, scrie Science Alert.

„Avantajul acestei tehnologii este că e foarte durabilă”, spune Haizhou Liu, inginer chimist și de mediu la UC Riverside și cercetător senior în echipa care a dezvoltat noul proces care nu generează niciun produs secundar nedorit.

Cum putem scăpa de chimicalele eterne din apă?

Lăsând deoparte pârghiile de reglementare care limitează riscurile de contaminare a mediului, există două părți în rezolvarea problemei PFAS. Prima parte implică îndepărtarea materialului din resursele de mediu, cum ar fi filtrarea rezervelor de apă potabilă (cel mai adesea folosind carbon), o sarcină mai ușoară decât curățarea solurilor sau a apelor subterane contaminate.

Următorul pas, mai dificil, este eliminarea substanțelor chimice concentrate PFAS sau distrugerea lor fără a crea alte substanțe dăunătoare în acest proces. PFAS pot fi arse la temperaturi ridicate, de exemplu, dar acest lucru este costisitor, iar incinerarea produselor care conțin PFAS riscă să le răspândească și mai mult.

Aici intervine noul proces. Acesta funcționează prin barbotare de hidrogen gazos (H2) prin apa contaminată pentru a ioniza moleculele de apă (H2O). Acest lucru generează specii reactive, printre care electroni hidratați, care atacă apoi legăturile puternice care țin împreună substanțele chimice PFAS.

Expunerea apei la lumină UV de mare energie și lungime de undă scurtă ajută, de asemenea, la accelerarea acestor reacții chimice care altfel sunt prea lente pentru a fi utile în medii industriale.

Ce rezultate au fost obținute în teste?

Până acum, cercetătorii și-au testat metoda doar pe volume mici (500 de mililitri) de apă de la robinet îmbogățită cu PFOA și PFOS, două tipuri de chimicale eterne.

Dar aceștia au obținut o degradare rapidă și aproape completă a poluanților din aceste loturi de testare folosind mai puțină energie electrică decât încercările anterioare.

„Lovitura dublă” dată de hidrogenul gazos și lumina UV a degradat 95% din substanțele chimice PFOA și PFOS în 45 de minute de la tratarea apei și până la 97% în total. Dar metoda încă are nevoie de unele optimizari, deoarece, chiar și la niveluri abia detectabile, substanțele chimice PFAS sunt periculoase, potrivit autorităților sanitare.

Încercări anterioare de a descompune PFAS

Nu este prima dată când cercetătorii încearcă să distrugă chimicalele eterne din apă într-un mod asemănător cu acesta. O altă echipă, de la Clarkson University, din New York, a lucrat cu Forțele Aeriene ale SUA pentru a trata apa contaminată cu PFAS folosind reactoare cu plasmă și gaz argon pentru a separa moleculele de PFAS.

Gazul plasmatic este un gaz ionizat format din electroni liberi și ioni pozitivi. În testele pilot, tratamentul în reactoare cu plasmă timp de până la 50 de minute a degradat între 36 și 99% dintre substanțele chimice PFAS, pe unele mai rapid decât pe altele.

Cu o problemă atât de mare, trebuie să luăm în considerare toate opțiunile disponibile. „Consensul general este că nu există o soluție unică” pentru a descompune toate chimicalele eterne, a declarat Selma Mededovic Thagard, inginer chimist la Clarkson University.

O perspectivă încurajantă

Liu și colegii săi de la UC Riverside cred că își pot face procesul mai eficient din punct de vedere energetic, testând alte surse de lumină cu consum redus de energie și modificând configurația lor pentru a îmbunătăți difuzia hidrogenului gazos prin apă.

Acest lucru va fi important pentru ca tehnologia să aibă șansa de a se extinde de la experimente de laborator cu eprubete la aplicații industriale din lumea reală, deoarece acesta a fost obstacolul major pentru alte metode.

Cercetarea a fost publicată în Journal of Hazardous Materials Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

Algoritmul de supernove a clasificat 1.000 de stele muribunde fără eroare

Cercetătorii britanici au creat materialul care oprește impacturi supersonice

Cercetătorii imită natura creând „fulgi de zăpadă” metalici

Tehnologia care reciclează orice tip de plastic a fost creată de două companii