חוקרים פיתחו שיטה פורצת דרך להילחם בזיהום PFAS מקצף מדכא אש, המשלבת אור UV וחמצון אלקטרוכימי כדי לבזות ביעילות את הכימיקלים העמידות הללו במים מזוהמים, תוך התאמה למנדטים חדשים של EPA לשליטה בזיהום כזה.
השיטה מתייחסת לזיהום הנגרם מקצף מדכא אש.
בעוד הסוכנות להגנת הסביבה בארה"ב מגבירה את מאמציה לטפל בזיהום המתמשך של "כימיקלים לנצח" בסביבה, פקידי תעופה צבאיים ומסחריים בוחנים שיטות לשיקום זיהום הנובע משימוש ארוך טווח בקצף כיבוי אש בבסיסי אוויר צבאיים ומסחריים. שדות תעופה.
קצפים לכיבוי אש מכילים מאות כימיקלים לא בריאים לנצח, הידועים על ידי כימאים כ-PFAS או חומרים פולי-ופר-פלואורואלקיל. לתרכובות הללו יש קשרי פלואור לפחמן חזקים באופן עקשני, המאפשרים להן להתמיד ללא הגבלת זמן בסביבה, ומכאן הכינוי "כימיקלים לנצח". כמו כן, נמצאו במוצרים רבים אחרים, תרכובות PFAS מזהמות כעת את אספקת מי התהום שסופק על ידי ספקי מים עירוניים במקומות רבים ברחבי המדינה.
מכיוון שהם קשורים לסיכונים גבוהים יותר לסוגי סרטן מסוימים ולמחלות אחרות, ה-EPA הטילה כלל חדש בחודש שעבר המחייב את שירותי המים להפחית את הזיהום אם הרמות יעלו על 4 חלקים לטריליון עבור תרכובות PFAS מסוימות.
פריצת דרך בטכנולוגיית ניקוי PFAS
למרבה המזל, תגלית משותפת של מדענים מאוניברסיטת UC Riverside ואוניברסיטת קלארקסון בפוטסדאם, ניו יורק, מספקת אסטרטגיה חדשה לניקוי המזהמים הללו.
השיטה פורטה החודש בכתב העת מים בטבע. זה כרוך בטיפול במים מזוהמים מאוד באור אולטרה סגול (UV), סולפיט ותהליך שנקרא חמצון אלקטרוכימי, הסביר פרופסור חבר ב-UCR Jinyong Liu.
"בעבודה זו, המשכנו את המחקר שלנו על טיפול מבוסס UV, אבל הפעם היה לנו שיתוף פעולה עם מומחה לחמצון אלקטרוכימי מאוניברסיטת קלארקסון", אמר ליו, שפרסם כמעט 20 מאמרים על טיפול במזהמי PFAS במים מזוהמים . "חיברנו את שני השלבים האלה ביחד והשגנו הרס כמעט מוחלט של PFAS בדגימות מים שונות שזוהמו על ידי הקצף."
ליו אמר ששיתוף הפעולה עם צוות בראשות עוזר פרופסור יאנג יאנג בקלרקסון פתר בעיות טכניות גדולות. לדוגמה, הקצפים מכילים תרכובות אורגניות מרוכזות שונות אחרות המעכבות את פירוק הקשרים החזקים של פלואור לפחמן בתרכובות PFAS.
ליו ויאנג, לעומת זאת, גילו שחמצון אלקטרוכימי מפרק גם את החומרים האורגניים הללו. התהליך שלהם גם מאפשר לתגובות אלו להתרחש בטמפרטורת החדר ללא צורך בחום נוסף או לחץ גבוה כדי לעורר את התגובה.
יישומים בעולם האמיתי וכיוונים עתידיים
"בעולם האמיתי, המים המזוהמים יכולים להיות מאוד מסובכים", אמר ליו. "הוא מכיל הרבה דברים שעלולים להאט את התגובה."
תרכובות PFAS שימשו באלפי מוצרים, החל משקיות תפוחי אדמה וכלי בישול שאינם נדבקים, אך קצף מדכא אש הוא מקור עיקרי לזיהום PFAS במי תהום מכיוון ששימשו במשך עשרות שנים לכיבוי שריפות דלק תעופה במאות צבאות. אתרים ושדות תעופה מסחריים. קצפים אלו יושמו באופן שגרתי גם על דליפת דלק קלה כאמצעי זהירות למניעת שריפות.
הקצף, שהומצא על ידי הצי האמריקני בשנות ה-60, יוצרים סרט מימי סביב שריפת בנזין ונוזלים דליקים אחרים, מה שמונע במהירות מהאש מחמצן ומכבה אותה. בגלל השימוש הנרחב, משרד ההגנה הורה על הערכות של 715 אתרים צבאיים ארצית לשחרור PFAS, ועד סוף השנה שעברה, מצא ש-574 מהאתרים הללו זקוקים לחקירות נוספות או ניקויים כנדרש בחוק הפדרלי.
ניקוי PFAS הפך להיות דחוף יותר בחודש שעבר כאשר ה-EPA הטילה כלל חדש המחייב את שירותי המים להפחית את הזיהום אם הרמות יעלו על 4 חלקים לטריליון עבור תרכובות PFAS מסוימות.
ליו אמר שהשיטה שפיתח עם יאנג מתאימה היטב לניקוי מים מזוהמים מאוד המשמשים לשטיפת מכלים, צינורות וציוד כיבוי אחר. השיטה יכולה לשמש גם לטיפול בשאריות של מיכלים של קצפים המכילים PFAS.
השיטה שלהם יכולה לעזור גם לתשתיות המים להתמודד עם זיהום מי התהום. מי תהום מזוהמים מטופלים לעתים קרובות באמצעות טכנולוגיות חילופי יונים שבהן מולקולות PFAS גולשות על חרוזי שרף במיכלי טיפול גדולים. שיטת האור ה-UV ושיטת החמצון האלקטרוכימי שפותחה על ידי ליו ויאנג יכולה גם לסייע בהתחדשות של חרוזים כך שניתן למחזר אותם, אמר ליו.
"אנחנו רוצים ניהול בר-קיימא של השרף", אמר ליו. "אנחנו רוצים לעשות בו שימוש חוזר."
מחקר זה נתמך במימון מתוכנית המחקר והפיתוח הסביבתי האסטרטגי של משרד ההגנה האמריקאי.
