En løsning til oprydning af PFAS, en af ​​verdens mest uhæmmelige forurenende stoffer

En klynge af industrikemikalier, der kendes under det stenografiske udtryk "PFAS", har infiltreret langt på vores planet med betydning, som forskere først er begyndt at forstå.

PFAS- Per- og polyfluoroalkylstoffer- er menneskeskabte fluorforbindelser, der har givet os nonstick-belægninger, polerer, vokser, rengøringsprodukter og brandslukningsskum, der bruges i lufthavne og militærbaser. De er i forbrugsvarer som tæpper, vægmaling, popcornposer og vandafvisende sko, og de er vigtige i rumfart, bil, telekommunikation, data opbevaring, elektronik og sundhedsindustrien.

Den carbon-fluor kemiske binding, blandt naturens stærkeste, er årsagen bag disse kemikaliers vilde succes, samt de enorme miljøudfordringer, de har forårsaget siden 1940'erne. PFAS -rester er fundet i nogle af de mest uberørte vandkilder, og i væv af isbjørne. Videnskaben og industrien opfordres til at rydde op i disse vedvarende kemikalier, et par af dem, i visse mængder, har været forbundet med negative sundhedsmæssige virkninger for mennesker og dyr.

Blandt dem, der løser dette enormt vanskelige problem, er ingeniører i Walter Scott, Jr. College of Engineering ved Colorado State University. CSU er en af ​​et begrænset antal institutioner med ekspertise og sofistikeret instrumentering til at studere PFAS ved at drille deres tilstedeværelse ud i ufatteligt spormængder.

Nu, CSU -ingeniører ledet af Jens Blotevogel, forskningsassistent professor i Institut for Civil- og Miljøteknik, har offentliggjort et nyt sæt forsøg med at tackle en bestemt PFAS -forbindelse kaldet hexafluorpropylenoxiddimersyre, bedre kendt under sit handelsnavn, GenX. Det kemiske, og andre polymerisationsprocesser, der anvender lignende kemier, har været i brug i omkring et årti. De blev udviklet som en erstatning for ældre PFAS -kemikalier kendt som "C8" -forbindelser, der var - og stadig er - særligt persistente i vand og jord, og meget vanskeligt at rydde op (deraf deres kaldenavn, "evigt kemikalier").

GenX er blevet et kendt navn i Cape Fear -bassinområdet i North Carolina, hvor det blev opdaget i det lokale drikkevand for et par år siden. Det ansvarlige selskab, Chemours, har forpligtet sig til at reducere fluorerede organiske kemikalier i lokale luftemissioner med 99,99%, og luft- og vandemissioner fra dens globale aktiviteter med mindst 99% inden 2030. I de sidste mange år har Chemours har også finansieret Blotevogels team på CSU, da de tester innovative metoder, der ville hjælpe miljøet samt hjælpe virksomhedens gamle forpligtelser til oprydning.

Skriver ind Miljøvidenskab og teknologi , Blotevogel gik sammen med Tiezheng Tong, adjunkt i civil- og miljøteknik, at demonstrere et effektivt "behandlingstog", der kombinerer flere teknologier til præcist at isolere og ødelægge GenX -rester i vand.

En af de nuværende metoder til behandling af GenX-forurenet vand er forbrænding ved høj temperatur-en proces, der er "alt for dyr, "ifølge forskerne, og meget spildende til vand- og energigenvinding. "Det virker, "Sagde Blotevogel, "men det er ikke bæredygtigt."

Forskerne tilbyder en bedre løsning. Tong, en førende ekspert i membranfiltrering og afsaltningsmetoder til miljøfarer, anvendte en nanofiltreringsmembran med passende porestørrelser til at filtrere 99,5% af opløste GenX -forbindelser. Når den koncentrerede affaldsstrøm er genereret, forskerne viste, at elektrokemisk oxidation, som Blotevogel betragter som en af ​​de mest levedygtige teknologier til destruktiv PFAS -oprydning, kan derefter nedbryde affaldet til harmløse produkter.

I øjeblikket, virksomheder kan også bruge flere foranstaltninger til fjernelse af PFAS fra vand til acceptable niveauer:adsorption til aktivt kul, ionbytning, og omvendt osmose. Selvom alle tre af disse teknologier kan være yderst effektive, de resulterer ikke direkte i ødelæggelse af PFAS -forbindelser, Sagde Blotevogel.

CSU -forskernes alternative løsning af elektrokemisk behandling bruger elektroder til kemisk at ændre PFAS til mere godartede forbindelser. Blotevogels laboratorium har vist flere succesfulde forsøgsdekontamineringsindsatser, og arbejder på at fortsætte med at optimere deres metoder. Kombineret med Tongs nanofiltreringssystem, affaldsstrømmen ville blive rettet og koncentreret, spare virksomheder penge og sænke hele procesens CO2 -fodaftryk.

Forskerne håber at blive ved med at arbejde sammen om at forfine deres proces, for eksempel, ved at teste forskellige typer filtreringsmembraner for at bestemme de mest optimale materialer og design.