O echipă internaţională de cercetători a identificat o metodă cu performanţe record pentru îndepărtarea unei clase periculoase de „substanţe chimice veşnice” din apă contaminată.
Potrivit autorului principal, inginerul Youngkun Chung de la Universitatea Rice (SUA), noua tehnică de filtrare poate reţine cantităţi mari de substanţe per- şi polifluoroalchil (PFAS) de aproximativ 100 de ori mai repede decât filtrele de carbon comerciale.
Ce sunt substanţele per- şi polifluoroalchil (PFAS) şi de ce contează
PFAS sunt compuşi sintetici utilizaţi pentru a face suprafeţele rezistente la apă, foc şi grăsimi. Produşi la scară industrială încă din anii 1940, ei se regăsesc într-o listă lungă de produse: impermeabile, tapiţerie, tigăi antiaderente, ambalaje alimentare, spume pentru stingerea incendiilor şi multe altele.
Durabilitatea lor nu este o figură de stil. Lanţul carbon–fluor din centrul acestor molecule este atât de stabil încât PFAS sunt aşteptate să aibă nevoie de mii de ani pentru a se descompune.
Consecinţa este deja vizibilă: PFAS se găsesc în apă, sol, aer şi chiar în organismul uman. Iar problema nu este doar teoretică, deoarece cel puţin două dintre aceste „substanţe chimice veşnice” - PFOA şi PFOS - sunt asociate cu cancer, boli cardiovasculare, probleme de fertilitate şi malformaţii congenitale.
În acelaşi timp, pe piaţă există peste 12.000 de alte variante, ale căror efecte asupra sănătăţii sunt, în mare parte, insuficient cunoscute.
De ce metodele actuale rămân insuficiente
Autorităţile şi industria încearcă să reducă poluarea, însă soluţiile folosite pe scară largă în prezent pot fi lente şi, uneori, pot produce deşeuri secundare care complică eliminarea în siguranţă.
În practică, aceste limite îngreunează tratarea rapidă a surselor de apă afectate - fie că vorbim despre ape de suprafaţă, apă de la robinet sau efluenţi proveniţi din staţii de epurare.
Universitatea Rice şi filtrul cu hidroxid dublu stratificat (LDH) pentru PFAS
Noua metodă de filtrare se bazează pe un hidroxid dublu stratificat (LDH), un material alcătuit din straturi care combină cupru şi aluminiu împreună cu nitrat.
Chung afirmă că acest compus LDH a captat PFAS de peste 1.000 de ori mai eficient decât alte materiale testate. În plus, procesul a fost extrem de rapid: îndepărtarea unor cantităţi mari de PFAS s-a realizat în câteva minute, adică de aproximativ 100 de ori mai repede decât filtrele de carbon comerciale.
Cum funcţionează structura LDH în captarea PFOA
Performanţa materialului este legată de arhitectura sa: straturile de cupru şi aluminiu prezintă o uşoară dezechilibrare de sarcină, ceea ce favorizează „atragerea” moleculelor de PFOA. Odată ajunse în material, moleculele se leagă ferm de filtru, ceea ce creşte eficienţa de adsorbţie.
Regenerarea filtrului şi distrugerea PFOA după saturare
După ce materialul de adsorbţie a devenit saturat cu PFOA, echipa a încălzit materialul şi a adăugat carbonat de calciu. Acest pas a avut două efecte importante:
- a permis „curăţarea” materialului LDH pentru reutilizare;
- a ajutat la eliminarea coloanei vertebrale fluorurate a PFOA, ceea ce înseamnă că substanţa a fost distrusă efectiv, nu doar mutată dintr-un loc în altul.
Inginerul Rice Michael Wong a explicat pentru cotidianul Gardianul că materialul rezidual de tip fluor–calciu rămas poate fi depozitat în siguranţă la groapa de gunoi.
Wong subliniază şi miza practică: echipa este entuziasmată de potenţialul acestei tehnologii bazate pe LDH, considerată unică, de a schimba modul în care vor fi tratate în viitorul apropiat sursele de apă contaminate cu PFAS.
Unde a fost testată tehnologia şi ce urmează
Deşi tehnologia se află încă la început, rezultatele din laborator sunt deosebit de promiţătoare, în special pentru PFOA. Filtrul a funcţionat bine în teste efectuate pe apă contaminată cu PFAS provenită din:
- râuri;
- apă de la robinet;
- staţii de epurare a apelor uzate.
Cercetătorii speră ca, într-o etapă viitoare, sistemul să poată fi integrat fără dificultăţi majore în infrastructura de tratare a apei potabile şi în facilităţile de epurare.
Implicaţii pentru tratarea apei: viteză, scalare şi gestionarea deşeurilor
Dincolo de performanţa la adsorbţie, un avantaj cheie este combinaţia dintre viteză şi posibilitatea de regenerare a materialului, ceea ce poate reduce costurile de operare şi cantitatea de materiale consumabile necesare pe termen lung. În plus, faptul că PFAS (în special PFOA) este dezmembrată prin îndepărtarea componentei fluorurate poate diminua riscul ca poluantul să fie doar transferat într-un alt flux de deşeuri dificil de gestionat.
Pentru implementarea la scară, vor conta parametri precum durata de viaţă a mediului LDH după cicluri repetate, compatibilitatea cu debite mari şi comportamentul în amestecuri reale de contaminanţi. Totuşi, datele de până acum indică o direcţie solidă pentru modernizarea tratării apei contaminate cu substanţe per- şi polifluoroalchil (PFAS).
Cercetarea a fost publicată în revista Materiale Avansate.
Comentarii
Încă nu există comentarii. Fii primul!
Lasă un comentariu