Τέλος στα «αιώνια χημικά»; Η ανακάλυψη που νικά τα πιο ανθεκτικά δηλητήρια του πλανήτη
Επιστήμονες του Πανεπιστημίου Ράις (Rice) στις ΗΠΑ σε συνεργασία με ερευνητές από τη Ν. Κορέα ανέπτυξαν μια φιλική προς το περιβάλλον τεχνολογία για την απομάκρυνση των «παντοτινών χημικών» (PFAS) από το νερό. Eνα καινοτόμο υλικό, το οποίο βασίζεται σε υδροξείδια μετάλλων, απορροφά τις PFAS δεκάδες φορές πιο αποδοτικά σε σχέση με τα φίλτρα ενεργού άνθρακα.
Oταν θερμαίνεται, οι επιβλαβείς ενώσεις αποδομούνται, ενώ το ίδιο το υλικό παραμένει άθικτο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά. Η μελέτη δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο κορυφαίο «Advanced Materials» και αποτελεί ορόσημο στην προσπάθεια για την αντιμετώπιση μιας από τις πιο ανθεκτικές και διαδεδομένες περιβαλλοντικές απειλές παγκοσμίως.
Τα επικίνδυνα «παντοτινά χημικά»
Οι PFAS (υπερ- και πολυφθοροαλκυλικές ενώσεις) είναι μια οικογένεια συνθετικών χημικών ενώσεων, οι οποίες αναπτύχθηκαν τη δεκαετία του 1940 με το τεφλόν και έκτοτε χρησιμοποιούνται ευρέως σε καθημερινά προϊόντα. Τις συναντάμε σε αντικολλητικά σκεύη, αδιάβροχα υφάσματα, ακόμη και συσκευασίες τροφίμων. Οι PFAS είναι ιδιαίτερα ανθεκτικές στη θερμότητα, στο νερό και στα έλαια. Αυτό τις καθιστά βιομηχανικά πολύτιμες αλλά και εξαιρετικά επιβλαβείς μόλις απελευθερωθούν στο περιβάλλον.
Η ανθεκτικότητά τους μάλιστα τους χάρισε τον χαρακτηρισμό «παντοτινά χημικά». Eχουν εντοπιστεί σε νερά, εδάφη, ακόμη και στον ανθρώπινο οργανισμό, ενώ σχετίζονται με σοβαρά προβλήματα υγείας όπως ηπατικές βλάβες, διαταραχές του ανοσοποιητικού, αναπαραγωγικά προβλήματα και ορισμένες μορφές καρκίνου.
Οι υπάρχουσες τεχνολογίες καθαρισμού (που στηρίζονται κυρίως στον ενεργό άνθρακα και στις ρητίνες «ιοντοανταλλαγής») είναι αργές, έχουν περιορισμένη ικανότητα προσρόφησης και δημιουργούν απόβλητα, τα οποία χρειάζονται με τη σειρά τους διαχείριση.
Τι υπόσχεται η νέα τεχνολογία
Η καινοτόμος τεχνολογία του Ράις στηρίζεται σε ένα νέο τύπο διπλού υδροξειδίου μετάλλων (γνωστό ως layered double hydroxide ή LDH), το οποίο αποτελείται από χαλκό και αλουμίνιο. Στηριζόμενοι στη δουλειά του καθηγητή Κιμ Κιον-Χαμ (Keon-Ham Kim), οι Γιονγκ-Κουν Τσουνγκ (Youngkun Chung) και Μάικλ Γουόνγκ (Michael Wong) διαπίστωσαν ότι η παρουσία νιτρικών ιόντων στη δομή του LDH ενισχύει σημαντικά την προσρόφηση των PFAS, μεγάλες ποσότητες των οποίων απομακρύνονται μέσα σε λίγα μόλις λεπτά.
Η εντυπωσιακή αυτή απόδοση οφείλεται στη μοναδική δομή του υλικού, όπου οι στρώσεις χαλκού και αλουμινίου σε συνδυασμό με τις εναλλαγές στο ηλεκτρικό φορτίο δημιουργούν τις ιδανικές συνθήκες για γρήγορη και ισχυρή πρόσδεση των μορίων PFAS.
Οι ερευνητές ήλεγξαν την αποτελεσματικότητα του υλικού σε διάφορα είδη νερού – από ποτάμια και βρύσες μέχρι λύματα – και διαπίστωσαν ότι λειτουργεί το ίδιο αποδοτικά τόσο σε στατικά όσο και σε συστήματα συνεχούς ροής, γεγονός που ενισχύει τη δυνατότητα εφαρμογής του σε μονάδες καθαρισμού νερού ή βιομηχανικές εγκαταστάσεις.
Oπως επισημαίνουν όμως οι ερευνητές, η παγίδευση των PFAS αποτελεί μόνο το πρώτο βήμα προς τη λύση του προβλήματος. Το σημαντικό στάδιο είναι η καταστροφή τους με ασφαλή τρόπο. Για τον σκοπό αυτόν, η ομάδα συνεργάστηκε με τους καθηγητές Πέδρο Αλβαρεζ (Pedro Alvarez) και Τζέιμς Τουρ (James Tour) και ανέπτυξαν από κοινού μια διεργασία θερμικής αποικοδόμησης.
Θερμαίνοντας το υλικό μαζί με ανθρακικό ασβέστιο, κατέστρεψαν πάνω από το 50% των PFAS χωρίς να παραχθούν τοξικά παραπροϊόντα. Προκαταρκτικές μελέτες έδειξαν ότι το υλικό μπορούσε να ολοκληρώσει τουλάχιστον έξι πλήρεις κύκλους παγίδευσης PFAS, καταστροφής τους και ανακύκλωσης του ιδίου. Το μέλλον θα δείξει εάν αυτή η πρωτοποριακή προσέγγιση αποτελεί μια ρεαλιστική και βιώσιμη λύση για την αντιμετώπιση της κρίσης των PFAS.
