Diamantteknologi renser PFAS-forurenet spildevand

Mere end 1,5 millioner indbyggere i Michigan og potentielt mere end hundredvis af steder landsdækkende – og det tæller – har PFAS-plettet vand. Michigan State University-Fraunhofer USA, Inc. Center for Coatings and Diamond Technologies (MSU-Fraunhofer) er ved at udvikle en skalerbar behandlingsmulighed for PFAS-forurenet spildevand.

PFAS, eller per- og polyfluoralkylstoffer, er i daglig tale kendt som "for evigt kemikalier", fordi de er så svære at nedbryde. De findes i vandforsyninger overalt, hvor flammehæmmere, der anvendes vandtætning eller dampdæmpere. PFAS kan absorberes ved direkte kontakt (drikning, badning, svømning) eller indirekte (spise kød eller grøntsager, der har været udsat for PFAS).

En vellykket metode til at ødelægge PFAS forblev uhåndgribelig på grund af deres ekstremt hårde kemiske struktur. Og fordi de genstridige forbindelser er svære at nedbryde, de akkumuleres over tid og er blevet forbundet med negative helbredseffekter. PFAS er så potente, at selv spormængder er farlige. Forestil dig tre dråber af en øjendråber i en pool i olympisk størrelse. Disse tre dråber er omtrent lig med EPA's sundhedsrådgivningsniveau for PFOA og PFOS (to typer PFAS) i drikkevand, hvilket er 70 dele pr. billion.

MSU-Fraunhofer-teamet har en levedygtig løsning til behandling af PFAS-forurenet spildevand, der er klar til en pilotundersøgelse. Det elektrokemiske oxidationssystem bruger bor-doterede diamantelektroder. Processen nedbryder forureningens formidable molekylære bindinger, rensning af vandet og systematisk ødelæggelse af de farlige forbindelser.

"EO, eller elektrokemisk oxidation, er en enkel, ren og effektiv metode til destruktion af PFAS og andre co-kontaminanter som en komplementær procedure til andre spildevandsbehandlingsprocesser, " sagde Cory Rusinek, elektrokemiker hos MSU-Fraunhofer. "Hvis vi kan fjerne det fra spildevandet, vi kan reducere dens forekomst i overfladevand."

Spildevandsbehandling er en flertrinsproces til at fjerne forurenende stoffer eller tilføje gavnlige kemikalier for at skabe sikker, aftapbart vand. MSU-Fraunhofers EO-system er avanceret til laboratorieskalaen, med succes at fjerne PFAS fra gallons af forurenet vand. Mens mange elektroder er blevet undersøgt i EO, bor-dopede diamantelektroder har vist det mest lovende for nedbrydning af forurenende stoffer med en række undersøgelser, der viser dens evne til at nedbryde PFAS.

EO-processen nedbryder systematisk PFAS, omdanne det fra et farligt materiale til kuldioxid, vand og fluor. Og fordi MSU-Fraunhofer er førende inden for industriel diamantteknologi, BDD-elektroderne har vist sig som nøglearbejdsheste i processen. Selv efter hundredvis af behandlingsrunder, BDD elektroderne viser lidt, hvis nogen, have på.

Afhængigt af dens succes og andre fremskridt, det er muligt, at denne proces i sidste ende kan blive en komplementær komponent i et kommunalt drikkevandssystem.

Centret har et veletableret ry som en international leder af industrielle og næste generations diamantteknologier. Denne kombination placerer MSU-Fraunhofer i en stærk position til at løse problemer som dette, sagde Michael Becker, MSU-Fraunhofer driftsdirektør.

"Fraunhofers mission er at bygge bro over innovationskløften mellem grundforskning og industrien, " sagde han. "MSU-Fraunhofers kombinerede ekspertise inden for diamantfremstilling, elektrokemi og reaktordesign skaber et mangfoldigt team af professorer, videnskabsmænd, ingeniører og studerende, der er i stand til at adressere dette nye, dog betydningsfuld, problem."