Пер- и полифторалкильные вещества (PFAS) называют «вечными химикатами» за их невероятную устойчивость. Они не разлагаются в природе, накапливаются в воде, почве и организме человека, и многие из них подозреваются в канцерогенности и генотоксичности. Но исследователи из Центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (Германия) разработали два метода, которые могут разрушить эти стабильные молекулы.
Первый метод — гидродинамическая кавитация. Вода с PFAS пропускается через сужение, создавая микропузырьки. Молекулы PFAS, которые обладают поверхностной активностью, прикрепляются к их стенкам. Когда пузырьки лопаются, температура внутри достигает нескольких тысяч градусов Цельсия, а в воде образуются высокореактивные гидроксильные радикалы. Вместе они разрушают углерод-фторные связи. В экспериментах с перфтороктановым сульфонатом (ПФОС) — одним из самых стойких PFAS — удалось разложить около 37% молекул.
«Наша цель — достичь скорости разложения более 80% и минерализации более 50% фтора», — говорят авторы работы.
Второй метод — холодная атмосферная плазма в сочетании с подачей газа. Плазма генерируется на поверхности воды, а пузырьки газа поднимают PFAS из глубины прямо в зону активного разложения. Этот метод оказался более быстрым и почти полностью разложил как длинноцепочечные, так и короткоцепочечные PFAS. Высвободилось около 35% атомов фтора. Но у плазмы есть недостаток: она потребляет значительно больше энергии, и в процессе образуются промежуточные продукты, которые пока не изучены. Исследователи сейчас проверяют, не создают ли они новой угрозы.
Плазма быстрее, кавитация энергоэффективнее. Что, если объединить их? Ученые как раз работают над этим. Сейчас они масштабируют процесс с 50 мл до 5 л, используя несколько электродов и газовый инжектор. Если им это удастся, появится новая эффективная технология очистки воды от «вечных химикатов» — и это может стать реальным решением глобальной проблемы, которая до сих пор казалась почти неразрешимой.
Ранее Наука Mail рассказывала, что химики МГУ нашли замену токсичному свинцу в солнечных батареях.