„Výbuchy“ studenej plazmy dokážu odstrániť aj tie najťažšie kontaminanty

Vedci z Drexel University našli spôsob, ako zničiť tvrdohlavo odolné toxické zlúčeniny, ktoré sú častým kontaminantom v pitnej vode.

Tieto chemikálie sú známe aj ako perfluóralkylové a polyfluóralkylové látky (v angličtine „PFAS“, pozn. redakcie). Boli pôvodne navrhnuté tak, aby odolali vysokým teplotám požiarov spôsobených palivami, preto ich eliminácia z pitnej vody sa ukázala ako takmer nemožná.

Bežné metódy na PFAS nestačia

„Chemické väzby fluoridu uhličitého v zlúčeninách PFAS sú mimoriadne stabilné, takže je nemožné ich rozložiť pomocou štandardných metód úpravy,“ uviedol Christopher Sales, docent environmentálneho inžinierstva v Drexeli, ktorý študuje degradáciu kontaminantov v životnom prostredí.

Vedec je súčasťou tímu Drexel's College of Engineering a C. & J. Nyheim Plasma Institute, ktorý skúma, ako sa dá výbuch nabitého plynu nazývaný studená plazma použiť na odstránenie PFAS z vody.

Jeho skupina nedávno uverejnila svoj výskum v časopise Environmental Science: Water Research & Technology.

Látky často prenikajú do vôd

„Ide o naliehavý problém, pretože sme svedkami toho, ako sa PFAS objavujú všade, nielen vo vode a pôde v blízkosti letísk, ktoré ich používali v protipožiarnych penách, ale aj v mnohých spotrebných tovaroch, ako sú látky odolné proti škvrnám a obaly potravín určené na odpudzovanie tekutín a mastnoty,“ uviedol Sales.

„Kďže tieto chemikálie nie sú ľahko biodegradovateľné, lúhujú sa do podzemnej a povrchovej vody z produktov, ktoré sú už desaťročia uložené na skládkach,“ vysvetľuje ďalej.

Hoci presné spôsoby expozície ešte neboli identifikované, štúdie naznačujú, že PFAS boli detegované v krvi až u 98 percent populácie v USA, a to určitou kombináciou priamej expozície, kontaminácie pitnou vodou a bioakumulácie.

Americké ministerstvo obrany v súčasnosti vynakladá miliardy dolárov na vyčistenie zásob kontaminovanej pôdy a vody okolo stoviek vojenských základní, kde sa používala hasiaca pena s týmito látkami.

Bežné filtre nepomáhajú

„Súčasným štandardom pre zaobchádzanie s vodou kontaminovanou PFAS sú filtre s aktívnym uhlím,“ uviedol Sales.

„Problém s filtráciou je však v tom, že iba zhromažďuje PFAS, neničí ich. Pokiaľ sa filtre nespaľujú pri vysokých teplotách, stávajú sa novým zdrojom PFAS, ktorý sa môže dostať späť do životného prostredia prostredníctvom odtoku zo skládky a presakovania,“ dodáva.

Na skutočné odstránenie chemikálií je potrebné rozdeliť väzbu uhlík-fluorid, ktorá je kľúčom k udržaniu sily zlúčeniny.

Rôzne typy PFAS, ktorých sú v súčasnosti tisícky, sa skladajú z reťazcov uhlík-fluorid s rôznou dĺžkou.

Hlavným cieľom navrhovaných metód dekontaminácie je rozdeliť reťaz na menšie kúsky, aby bola inertná. Sekundárnym a náročnejším cieľom je úplné odstránenie atómov fluóru zo zlúčenín – proces nazývaný defluorácia.

Energeticky náročné procesy

Jedným zo spôsobov, ako odstrániť PFAS z vody, je nárast teplôt, ktorý dostatočne zvyšuje aktivitu atómov na natiahnutie väzby uhlík-fluorid do bodu zlomu. Podľa vedca je, bohužiaľ, na zbavenie PFAS nevyhnutné omnoho viac, ako je len zvýšenie teploty.

„Aby ste prerušili extrémne stabilnú väzbu medzi uhlíkom a fluoridom v PFAS, musíte zvýšiť teplotu zlúčenín na najmenej 1 000 stupňov Celzia – teda 10-násobok teploty vriacej vody,“ uviedol Sales.

„To však jednoznačne nie je možné pre metódy úpravy vody kvôli obrovskému množstvu energie, ktorú spotrebuje,“ dodáva.

Kľúčom k úspechu je plazma

Tím z Drexelu navrhuje použitie vysoko energizovaného plynu alebo plazmy ako spôsobu aktivácie atómov PFAS bez ohrevu vody.

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.