Nová metóda zachytáva a ničí „večné chemikálie“ pomocou svetla

Perfluóralkylové a polyfluóralkylové látky, častejšie nazývané ako PFAS alebo „večné chemikálie“, sú skupinou syntetických chemikálií, ktoré odolávajú degradácii (preto majú prívlastok „večné“) a predstavujú riziko pre životné prostredie a pre ľudí.

Chemickí inžinieri z Univerzity v Britskej Kolumbii (UBC) v Kanade teraz prišli s komplexným riešením na zachytávanie a rozklad týchto večných chemikálií na neškodné zložky. Ich metóda je vysvetlená v nedávno publikovanej štúdii.

„PFAS sú notoricky známe tým, že sa ťažko rozkladajú, či už sú v životnom prostredí alebo v ľudskom tele,“ povedal Dr. Johan Foster, docent chemického a biologického inžinierstva na Fakulte aplikovaných vied UBC a spoluautor štúdie. „Náš systém umožní odstrániť a zničiť tieto látky v dodávkach vody skôr, ako môžu poškodiť naše zdravie.“

Aktívne uhlie sa bežne používa na absorpciu PFAS z pitnej vody vďaka svojmu veľkému povrchu a silnej afinite k organickým zlúčeninám. Jednou z nevýhod aktívneho uhlia však je, že na likvidáciu adsorbovaných chemických látok sú potrebné ďalšie kroky. Preto sa výskumníci zamerali na vývoj prostriedkov na ich likvidáciu in situ.

Fotokatalytická degradácia je sľubný spôsob rozkladu PFAS pomocou svetelnej energie. V posledných rokoch sa objavili rôzne oxidy kovov ako potenciálne možnosti eliminácie chemických látok pod UV žiarením. Na tento účel výskumníci vyvinuli hybridný fotokatalyzátor oxidu železa a grafického uhlíka a zistili, že zachytáva chemikálie PFAS a rozkladá ich na neškodné zložky.

„Celý proces je pomerne rýchly, v závislosti od toho, aké množstvo vody upravujete,“ povedal Foster. „Cez tento katalyzátor môžeme prepustiť obrovské objemy vody a on adsorbuje PFAS a zničí ich v rýchlom dvojstupňovom procese. Mnohé existujúce riešenia dokážu chemické látky len adsorbovať, zatiaľ čo iné sú navrhnuté tak, aby ich zničili. Náš katalyzátorový systém dokáže robiť oboje, takže je dlhodobým riešením problému PFAS namiesto toho, aby sme ho len odstraňovali.“

Je zrejmé, že fotokatalyzátor potrebuje na svoju činnosť svetlo. Vedci z UBC však zistili, že ich systém na elimináciu PFAS nepotrebuje toľko UV svetla ako iné metódy. Dokonca aj pri slabom osvetlení ich systém odstránil viac ako 85 % kyseliny perfluóroktánovej (PFOA), jednej z najpoužívanejších a najštudovanejších chemikálií zo skupiny PFAS.

„Náš katalyzátor nie je obmedzený ideálnymi podmienkami,“ povedal Dr. Raphaell Moreira, profesor na Inštitúte aplikovanej a fyzikálnej chémie na Univerzite v Brémach v Nemecku, ktorý výskum uskutočnil počas pôsobenia na UBC, a hlavný a spoluautor štúdie. „Jeho účinnosť pri rôznej intenzite UV žiarenia zaručuje jeho použiteľnosť v rôznych prostrediach, vrátane regiónov s obmedzeným osvetlením.“

Výskumníci si myslia, že katalyzátor by sa mohol použiť aj na iné kontaminanty ako PFAS.

„Hoci sa počiatočné experimenty zamerali na zlúčeniny PFAS, univerzálnosť katalyzátora naznačuje jeho potenciál na odstraňovanie iných typov perzistentných kontaminantov, čo ponúka sľubné riešenie naliehavých problémov znečistenia vody,“ uviedol Moreira.

Vedci sa taktiež domnievajú, že katalyzátor by mohol byť lacným a účinným spôsobom čistenia komunálnych aj priemyselných vodných systémov. Skúmajú jeho komerčné využitie prostredníctvom spoločnosti ReAct Materials, ktorú založili.

„Náš katalyzátor dokáže eliminovať až 90 % navždy prítomných chemikálií vo vode už za tri hodiny, čo je podstatne rýchlejšie ako porovnateľné riešenia na trhu,“ povedal Foster. „A keďže sa dá vyrobiť z lesného alebo poľnohospodárskeho odpadu, je ekonomickejší a udržateľnejší v porovnaní so zložitejšími a nákladnejšími metódami, ktoré sa v súčasnosti používajú.“

Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Communications Engineering.