Brug af ler til at bekæmpe evige toksiner:Forskere afklarer grundlaget for innovativt PFAS-filter lavet af ler

PFAS-filtre til industriaffald er normalt lavet af aktivt kul. Da dette er forholdsvis dyrt, leder forskere efter alternative filtermaterialer til de såkaldte "evige toksiner", hvis farlige rester kun nedbrydes meget langsomt i miljøet.

Et hold fra TU Bergakademie Freiberg foreslår nu et ler lavet af bentonit modificeret med organiske stoffer som et muligt PFAS-filter. Forskningen er publiceret i det aktuelle nummer af tidsskriftet Chemie Ingenieur Technik .

I laboratorietests opnåede holdet ledet af kemiprofessor Martin Bertau en filterydelse på op til 95 % af perfluorheptansyre (PFHpA) med det innovative materiale. PFHpA er en fremtrædende repræsentant for PFAS og påvises ofte i miljøanalyser. "De såkaldte organiske lerarter er kendt for deres gode filtereffekt. Vi har nu undersøgt modifikationen af ​​materialet ved hjælp af organiske tilsætningsstoffer, der er specialiserede i at 'fange' PFAS'en," forklarer Bertau.

Kemikerne kan indsætte organiske tilsætningsstoffer mellem de splittede lerlag i laboratoriet som i en stak kort. "De organiske komponenter titter ud af lerkomponenterne på en sådan måde, at kulstofatomerne kan interagere med PFAS," forklarer Paul Scapan, der undersøger lerfiltrene til sin doktorafhandling. "Disse kulstofatomer har evnen til at gribe PFAS-molekylerne og binde dem." Organleret med det bundne PFAS kan derefter forbrændes ved en temperatur på mindst 1.200 grader, hvilket fuldstændig ødelægger forureningerne.

Scapan undersøger nu, hvilke let bionedbrydelige molekyler, der bedst kan opfylde griberfunktionen for de forskellige PFAS. Hvis tilsætningsstofferne er miljøvenlige, kan det askede lerfilter genbruges fuldstændigt. "Materialet er velegnet til videreforarbejdning til geopolymerer som et miljøvenligt cementalternativ, for eksempel," siger Bertau.

Med de forskellige tilsætningsstoffer kan filtereffekten af ​​de innovative organiske lerarter skræddersyes specifikt til adskillige perfluorerede og polyfluorerede alkylforbindelser. "Sammenlignet med filtre fremstillet af aktivt kul, der i øjeblikket er tilgængelige på markedet, ville organiske lerarter være omkring en tiendedel af omkostningerne i form af PFAS-elimineringsydelse, ifølge vores nuværende viden," siger Scapan.

Hvor PFAS bruges

PFAS står for per- og polyfluorerede alkylstoffer. I industrielt fremstillede organiske forbindelser erstattes brintatomer med fluoratomer. Dette gør dem ekstremt modstandsdygtige. Mere end 10.000 faste, flydende og gasformige kemikalier er PFAS, hvoraf nogle er kræftfremkaldende og sundhedsskadelige. De bruges for eksempel i imprægneringsspray, funktionstøj, medicinske produkter og non-stick belægninger.

Farlige PFAS-rester påvises i miljøet over hele verden og ophobes i vand, jord, planter og dyr. PFAS kan endda findes i polarområderne - og i børns blod. Selv med et planlagt fremtidigt forbud mod PFAS i EU, er disse stoffer allerede blevet frigivet til miljøet og nedbrydes kun meget langsomt. Et forbud mod al PFAS diskuteres nu og er i øjeblikket ved at blive udarbejdet af Det Europæiske Kemikalieagentur (ECHA).

Flere oplysninger: Paul Scapan et al., Organo-Pillared-Clay:Synthesis, Characterization, and Applications for Treatment of Perfluoroalkyl Substances, Chemie Ingenieur Technik (2023). DOI:10.1002/cite.202300097

Leveret af Technische Universität Bergakademie Freiberg