Sukurta medžiaga, kuri pašalina „amžinuosius chemikalus“ iš vandens

JAV Rice universiteto tyrėjai, bendradarbiaudami su tarptautiniais partneriais, pristatė naują technologiją, skirtą pavojingų PFAS (per- ir polifluoralkilinės medžiagos) junginių šalinimui iš vandens. Tyrimo rezultatai neseniai paskelbti moksliniame universiteto žurnale Advanced Materials. Mokslininkų teigimu, sukurta sistema leidžia ne tik greitai sulaikyti šias medžiagas, bet ir jas suskaidyti be papildomos taršos.

PFAS problema ir pavojus sveikatai

PFAS – tai nuo XX a. vidurio naudojami sintetiniai cheminiai junginiai, pasižymintys atsparumu karščiui, riebalams ir vandeniui. Dėl šių savybių jie plačiai taikyti buities ir pramonės produktuose, tačiau aplinkoje skaidosi itin lėtai, todėl dažnai vadinami „amžinaisiais chemikalais“.

PFAS aptinkami vandenyje, dirvožemyje, ore ir net geriamame vandenyje visame pasaulyje. Tyrimai juos sieja su kepenų pažeidimais, imuninės sistemos sutrikimais ir kai kuriomis onkologinėmis ligomis. Dauguma šiuo metu naudojamų šalinimo metodų remiasi adsorbcija, kai teršalai prilimpa prie aktyvintos anglies ar jonų mainų dervų. Šie sprendimai dažnai pasižymi ribotu efektyvumu ir sukuria papildomą užterštų atliekų kiekį.

Nauja LDH medžiaga ir jos veikimo principas

Naująjį sprendimą sukūrė tyrėjų komanda, vadovaujama Rice universiteto mokslininkų, bendradarbiaujant su KAIST ir Pukyong nacionaliniu universitetu Pietų Korėjoje. Technologijos pagrindas – sluoksniuota dvigubo hidroksido (LDH) medžiaga, sudaryta iš vario ir aliuminio junginių.

Pasak tyrėjų, tam tikros sudėties LDH geba sulaikyti PFAS junginius itin greitai – per kelias minutes – ir gerokai efektyviau nei komerciniai anglies filtrai. Medžiagos struktūra sukuria palankų paviršių, prie kurio PFAS molekulės prisijungia stipriai ir selektyviai.

Eksperimentai parodė, kad technologija veiksminga ne tik laboratorinėmis sąlygomis, bet ir realaus vandens mėginiuose – upių, geriamojo vandens ir nuotekų aplinkoje. Sistema taip pat buvo išbandyta nuolatinio srauto režimu, artimu vandens valymo įrenginių veikimui.

PFAS suskaidymas ir pakartotinis medžiagos naudojimas

Skirtingai nei daugelis iki šiol taikytų sprendimų, ši technologija leidžia neapsiriboti vien teršalų surinkimu. Mokslininkai sukūrė papildomą terminio apdorojimo etapą, kuriame PFAS, sulaikyti LDH medžiagoje, skaidomi kaitinant su kalcio karbonatu. Tyrimų metu buvo pašalinta daugiau nei pusė sukauptų junginių, nesusidarant toksiškiems šalutiniams produktams.

Tuo pačiu procesu LDH medžiaga atnaujinama ir gali būti naudojama pakartotinai. Ankstyvieji bandymai rodo, kad sistema išlaiko efektyvumą mažiausiai šešiuose pilnuose cikluose, apimančiuose surinkimą, skaidymą ir regeneraciją.

Tyrėjai pažymi, kad nors technologija dar yra mokslinių tyrimų stadijoje, jos rezultatai rodo galimybes ateityje pritaikyti sprendimą vandens valymo ir pramoninės taršos mažinimo srityse. Tolimesni darbai bus skirti mastelio didinimui ir praktiniam integravimui į esamas vandens valymo sistemas.