Nowy system uzdatniania wody opracowany przez badaczy z UBC skutecznie usuwa i niszczy zanieczyszczenia PFAS przy użyciu katalizatora o podwójnym działaniu, oferując zrównoważone i opłacalne rozwiązanie problemów związanych z oczyszczaniem wody.
Inżynierowie chemicy z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej stworzyli nowy system, który zarówno wychwytuje, jak i przetwarza substancje PFAS – powszechnie określane jako „wieczne chemikalia” – w ujednoliconym procesie.
Substancje per- i polifluoroalkilowe (PFAS) są szeroko stosowane w produkcji towarów konsumpcyjnych, takich jak odzież wodoodporna, ze względu na ich odporność na ciepło, wodę i plamy. Jednakże są one również substancjami zanieczyszczającymi, często trafiającymi do wód powierzchniowych i gruntowych na całym świecie, gdzie powiązano je z rakiem, uszkodzeniem wątroby i innymi problemami zdrowotnymi.
„PFAS są niezwykle trudne do rozkładu, niezależnie od tego, czy znajdują się w środowisku, czy w organizmie człowieka” – wyjaśnił główny badacz, dr Johan Foster, profesor nadzwyczajny inżynierii chemicznej i biologicznej na wydziale nauk stosowanych. „Nasz system umożliwi usunięcie i zniszczenie tych substancji z sieci wodociągowej, zanim zaczną szkodzić naszemu zdrowiu”.
Złap i zniszcz
System UBC łączy filtr z węglem aktywnym ze specjalnym, opatentowanym katalizatorem, który wychwytuje szkodliwe substancje chemiczne i rozkłada je na nieszkodliwe składniki na materiale filtrującym. Naukowcy nazywają to wychwytywanie składników chemicznych adsorpcją.
„Cały proces jest dość szybki, w zależności od ilości uzdatnianej wody” – powiedział dr Foster. „Możemy przepuścić przez ten katalizator ogromne ilości wody, a on zaadsorbuje PFAS i zniszczy go w szybkim dwuetapowym procesie. Wiele istniejących roztworów może jedynie adsorbować, podczas gdy inne mają na celu niszczenie substancji chemicznych. Nasz układ katalizatorów może spełnić jedno i drugie, co czyni go długoterminowym rozwiązaniem problemu PFAS, a nie tylko wyrzucaniem puszki na drogę”.
Brak światła? Bez problemu
Podobnie jak inne metody uzdatniania wody, system UBC wymaga do działania światła ultrafioletowego, ale nie potrzebuje tak dużej ilości światła UV, jak inne metody.
Podczas testów katalizator UBC konsekwentnie usuwał ponad 85 procent PFOA (perfluorooktanowego kwasrodzaj wiecznej substancji chemicznej) nawet w warunkach słabego oświetlenia.
„Nasz katalizator nie jest ograniczony idealnymi warunkami. Jego skuteczność przy różnym natężeniu światła UV zapewnia jego zastosowanie w różnych warunkach, w tym w regionach o ograniczonej ekspozycji na światło słoneczne” – powiedział dr Raphaell Moreira, profesor na Uniwersytecie w Bremie, który przeprowadził badania podczas pracy w UBC.
Na przykład gmina na północy, do której dociera niewiele słońca, mogłaby nadal korzystać z tego typu rozwiązania PFAS.
„Chociaż początkowe eksperymenty skupiały się na związkach PFAS, wszechstronność katalizatora sugeruje jego potencjał w usuwaniu innych typów trwałych zanieczyszczeń, oferując obiecujące rozwiązanie palących problemów, jakim jest zanieczyszczenie wody” – wyjaśnił dr Moreira.
Od wody miejskiej po oczyszczanie przemysłu
Zespół jest przekonany, że katalizator może stanowić niedrogie i skuteczne rozwiązanie dla miejskich systemów wodociągowych, a także dla specjalistycznych projektów przemysłowych, takich jak oczyszczanie strumieni ścieków.
Założyli firmę ReAct Materials, aby zbadać możliwości komercyjne dla swojej technologii.
„Nasz katalizator może wyeliminować do 90 procent stałych substancji chemicznych w wodzie w ciągu zaledwie trzech godzin — znacznie szybciej niż porównywalne rozwiązania dostępne na rynku. A ponieważ można go wytwarzać z odpadów leśnych lub rolniczych, jest bardziej ekonomiczny i zrównoważony w porównaniu z obecnie stosowanymi bardziej złożonymi i kosztownymi metodami” – stwierdził dr Foster.
Odniesienie: „Hybrydowe fotokatalizatory grafenu i tlenku żelaza do rozkładu syntetycznych chemikaliów” Raphaell Moreira, Ehsan B. Esfahani, Fatemeh A. Zeidabadi, Pani Rostami, Martin Thuo, Madjid Mohseni i Earl J. Foster, 21 sierpnia 2024 r., Inżynieria Komunikacji.
DOI: 10.1038/s44172-024-00267-4
Badania zostały wsparte grantem NSERC Discovery.
