- Ερευνητές στο Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) αναπτύσσουν τεχνικές υδροδυναμικής σπηλαίωσης και ψυχρού πλάσματος για την καταστροφή των PFAS.
- Οι δεσμοί άνθρακα-φθορίου στα “forever chemicals” είναι από τους ισχυρότερους στη χημεία, καθιστώντας τα συμβατικά φίλτρα νερού ανεπαρκή.
- Η τεχνολογία στοχεύει σε αποκέντρωση και άμεση εφαρμογή σε βιομηχανικά λύματα πριν αυτά καταλήξουν στον υδροφόρο ορίζοντα.
Η χημική παγίδα των PFAS
Τα πολυφθοροαλκυλικά (PFAS) δεν ονομάζονται τυχαία «forever chemicals». Η αλυσίδα των δεσμών άνθρακα-φθορίου που τα αποτελεί είναι τόσο ανθεκτική, ώστε τα συνηθισμένα συστήματα φίλτρανσης ενεργού άνθρακα στα οικιακά μας δίκτυα απλώς τα συγκρατούν προσωρινά χωρίς να τα καταστρέφουν. Σύμφωνα με πρόσφατες αναλύσεις για την περιβαλλοντική ασφάλεια από την U.S. EPA, η μόλυνση του νερού από PFAS αποτελεί κρίσιμο ζήτημα δημόσιας υγείας παγκοσμίως.
Οι παραδοσιακές μέθοδοι αποτέφρωσης απαιτούν υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες που συχνά απελευθερώνουν τοξικά υποπροϊόντα στην ατμόσφαιρα. Εδώ ακριβώς έρχεται η έρευνα υλικών και φυσικής να αλλάξει τους όρους του παιχνιδιού, επιδιώκοντας να διασπάσει τους δεσμούς αυτούς απευθείας στο υγρό περιβάλλον.
Η υδροδυναμική σπηλαίωση και το πλάσμα
Η ομάδα του HZDR δοκιμάζει δύο τεχνολογίες αιχμής: την υδροδυναμική σπηλαίωση (hydrodynamic cavitation) και το ψυχρό ατμοσφαιρικό πλάσμα (cold atmospheric plasma). Η σπηλαίωση δημιουργεί μικροσκοπικές φυσαλίδες ατμού στο νερό οι οποίες, όταν καταρρέουν βίαια, παράγουν τοπικά ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις ικανές να σπάσουν τους ισχυρούς μοριακούς δεσμούς.
Συνδυάζοντας αυτή τη μηχανική βία με το ψυχρό πλάσμα —ένα ιονισμένο αέριο σε θερμοκρασία δωματίου που παράγει δραστικές ρίζες οξυγόνου— οι επιστήμονες επιτυγχάνουν χημική οξείδωση των ρύπων. Σύμφωνα με τεχνικές δημοσιεύσεις στο ScienceDaily, η συνεργασία αυτών των δύο μεθόδων μειώνει σημαντικά τον χρόνο που απαιτείται για την αποδόμηση των τοξικών ουσιών σε σχέση με τη χρήση μίας μόνο τεχνολογίας.
Ο στόχος της αποκεντρωμένης εφαρμογής
Το μεγαλύτερο πρόβλημα με τις βιομηχανικές τεχνολογίες καθαρισμού νερού είναι η εξάρτησή τους από τεράστιες, κεντρικές μονάδες επεξεργασίας λυμάτων. Οι γερμανοί ερευνητές σχεδιάζουν συστήματα που μπορούν να ενσωματωθούν απευθείας στις πηγές ρύπανσης, όπως εργοστάσια χημικών, πυροσβεστικούς σταθμούς και μονάδες ανακύκλωσης.
Με αυτόν τον τρόπο, τα PFAS εξουδετερώνονται στην πηγή τους πριν προλάβουν να διαχυθούν στον υδροφόρο ορίζοντα και να εισέλθουν στο δίκτυο ύδρευσης. Η ευελιξία των διατάξεων πλάσματος επιτρέπει την κλιμάκωση της λύσης ανάλογα με τον όγκο του νερού που απαιτείται να επεξεργαστεί.
Η άποψή μας στο TechNoid
Εμείς στο TechNoid πιστεύουμε ότι η αντιμετώπιση της περιβαλλοντικής ρύπανσης δεν μπορεί να βασίζεται μόνο σε παθητικά φίλτρα που απλώς μεταθέτουν το πρόβλημα από το ποτήρι μας στις χωματερές. Η προσέγγιση του HZDR με το συνδυασμό σπηλαίωσης και πλάσματος είναι εντυπωσιακά πρωτοποριακή, διότι επιτίθεται στα ίδια τα θεμέλια της χημικής ανθεκτικότητας των PFAS. Ωστόσο, το μεγάλο στοίχημα παραμένει η ενεργειακή απόδοση και το κόστος κλίμακας: αν οι βιομηχανίες δεν υποχρεωθούν θεσμικά να υιοθετήσουν τέτοιες ενεργές τεχνολογίες, οι πατέντες θα παραμείνουν στα συρτάρια των εργαστηρίων.
Τι είναι τα PFAS και γιατί λέγονται forever chemicals;
Είναι ανθρωπογενείς χημικές ουσίες που δεν διασπώνται φυσικά στο περιβάλλον λόγω των ισχυρών δεσμών άνθρακα-φθορίου.
Πώς λειτουργεί η υδροδυναμική σπηλαίωση στο νερό;
Δημιουργεί μικροσκοπικές φυσαλίδες που καταρρέουν βίαια, παράγοντας τοπικά ακραίες πιέσεις και θερμοκρασίες που σπάνε τους μοριακούς δεσμούς.
Τι ρόλο παίζει το ψυχρό ατμοσφαιρικό πλάσμα;
Παράγει δραστικές χημικές ρίζες σε θερμοκρασία δωματίου που οξειδώνουν και διασπούν τα τοξικά μόρια.
Είναι αποτελεσματικά τα οικιακά φίλτρα νερού κατά των PFAS;
Τα συμβατικά φίλτρα ενεργού άνθρακα απλώς συγκρατούν μέρος των ρύπων και απαιτούν συχνή αλλαγή, χωρίς να καταστρέφουν τα χημικά.
Ποιος φορέας αναπτύσσει αυτή τη νέα τεχνολογία;
Η έρευνα διεξάγεται από επιστημονική ομάδα στο Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).
Πού πρόκειται να εφαρμοστούν αρχικά αυτά τα συστήματα;
Ο στόχος είναι η αποκεντρωμένη εγκατάσταση σε βιομηχανικές μονάδες και σημεία με υψηλό φορτίο ρύπανσης.
Γιατί δεν χρησιμοποιείται απλή αποτέφρωση;
Η αποτέφρωση απαιτεί τεράστιες θερμοκρασίες και συχνά απελευθερώνει επικίνδυνα αέρια στην ατμόσφαιρα.
Διαβάστε επίσης την ανάλυσή μας σχετικά με τις έξυπνες τεχνολογίες καθαρισμού νερού και πώς ενσωματώνονται στα σύγχρονα οικιακά δίκτυα.
