Need kolm koostisosa suudavad hävitada laialdaselt kasutatavad PFAS-id ehk “igavesed kemikaalid”

Polüfluoroalküülained ehk PFAS eraldatakse veevarustusest sellistes jaamades nagu see Californias Fullertonis. Pärast isoleerimist tuleb kauakestvad kemikaalid ikkagi hävitada, et vältida nende veevarustusse tagasi pääsemist.Foto: ScienceNews.org

Mürgiste “igaveste kemikaalide” kõrvaldamiseks vajaliku võib leida sahvris leiduva hulgast, kirjutab ScienceNews.org. Perfluoroalküül- ja polüfluoroalküülained, tuntud ka kui PFAS, võivad keskkonnas püsida sajandeid. Kuigi tuhandetest eri tüüpi PFAS-idest on uuritud vaid murdosa mõju tervisele, on teada mõne sellise laialt levinud inimtekkelise kemikaali seos selliste terviseprobleemidega nagu vähk ja reproduktiivprobleemid.

Nüüd näitab uuring, et ultraviolettvalguse ja paari tavalise kemikaali kombinatsioon võib vaid mõne tunniga lagundada peaaegu kogu PFAS-i kontsentreeritud lahuses. Protsess seisneb UV-kiirguse lõhkamist lahusega, mis sisaldab PFAS-i  ning jodiidi (sageli lisatakse lauasoolale) ja sulfitit (tavaline toiduainete säilitusaine), teatasid teadlased 15. märtsi keskkonnateaduse ja tehnoloogia väljaandes.

“Selgub, et kui kombineerida jodiidi ja sulfitit, muutub süsteem palju tõhusamaks,” ütleb Garrett McKay, Texase A&M ülikooli keskkonnakeemik College Stationis. “See on suur samm edasi.”

Miks on PFAS-id kahjulikud?

PFAS-i molekul sisaldab süsinikuaatomite ahelat, mis on seotud fluori aatomitega. Süsiniku ja fluori side on üks tugevamaid teadaolevaid keemilisi sidemeid. See kleepuv side muudab PFAS-i kasulikuks paljudes rakendustes, nagu vett- ja õlihülgavad katted, tuletõrjevahud ja kosmeetika. Tänu nende laialdasele kasutamisele ja pikaealisusele, on PFAS-e avastatud pinnases, toidus ja isegi joogivees. USA Keskkonnakaitseagentuur kehtestab PFOA ja PFOS-ide (kahe levinud PFAS-i tüübi) tervislikuks soovituslikuks tasemeks 70 osa triljoni kohta.

Puhastusjaamades saab PFAS-i veest välja filtreerida, kasutades selliseid tehnoloogiaid nagu aktiivsöefiltrid või ioonvahetusvaigud. “Kuid need eemaldamise protsessid koondavad PFAS-i jäätmeteks, mille hävitamiseks on vaja palju energiat ja ressursse,” ütleb uuringu kaasautor Jinyong Liu, California ülikooli Riverside keskkonnakeemik. “Kui me neid jäätmeid ei hävita, tekivad sekundaarsed saasteprobleemid.”

Üks enim uuritud viise PFAS-i lagundamiseks, on nende segamine sulfitiga lahusesse ja seejärel segu UV-kiirtega mõjutada. Kiirgus rebib sulfiidist välja elektronid, mis seejärel liiguvad ringi, lõigates tõrksad süsinik-fluori sidemed ja lõhustades seeläbi molekule.

Kuid mõnda PFAS-i, näiteks PFBS-i tüüpi, on sel viisil raske lagundada. Liu ja tema kolleegid kiiritasid PFBS-i ja sulfitit sisaldavat lahust terve päeva, kuid avastasid, et vähem kui pool lahuses olevast saasteainest oli lagunenud. Kõrgema lagunemistaseme saavutamine nõudis rohkem aega ja täiendava sulfiti lisamist teatud ajavahemike järel

Mismoodi saab PFAS-i kergesti lagundada?

Teadlased teadsid, et UV-kiirgusega kokku puutunud jodiid toodab rohkem sidet lõikavaid elektrone kui sulfit.  Ka varasemad uuringud on näidanud, et ainult jodiidiga seotud UV-kiirgust saab kasutada PFAS-i kemikaalide lagundamiseks.

Nii mõjutasid Liu ja tema kolleegid UV-kiirgust PFBS-i, jodiidi ja sulfitit sisaldava lahusega. Teadlaste üllatuseks jäi pärast 24-tunnist kiiritamist alles alla 1 protsendi kangekaelsest PFBS-ist.

Veelgi enam, teadlased näitasid, et protsess hävitas muud tüüpi PFAS-i sarnase efektiivsusega ja oli efektiivne ka siis, kui PFAS-i kontsentratsioonid olid kümme korda suuremad kui UV-valgus ja sulfit üksi. Jodiidi lisamisel leidsid teadlased, et nad võivad reaktsiooni kiirendada, muutes protsessi palju energiatõhusamaks.

Liu selgitab, et lahuses töötasid jodiid ja sulfit koos, et säilitada PFAS-i molekulide hävitamine. Kui UV-kiired vabastavad jodiidist elektroni, muundatakse see jodiid reaktiivseks molekuliks, mis võib seejärel vabastatud elektronid tagasi püüda. Kuid siin võib sulfit liituda nende reaktiivsete molekulide ja elektrone püüdva hapnikuga lahuses. Teadlased teatavad, et see sulfitipüünis aitab hoida vabanenud elektronid vabalt PFAS-i molekule eraldama kaheksa korda kauem kui siis, kui sulfitit seal poleks.

“On üllatav, et keegi ei olnud varem näidanud sulfiti ja jodiidi kasutamise tõhusust PFAS-i lagundamiseks, “ütleb McKay. Liu ja tema kolleegid teevad nüüd koostööd inseneriettevõttega, kasutades oma uut protsessi PFAS-i töötlemiseks kontsentreeritud jäätmevoos. Pilootkatse lõpeb umbes kahe aasta pärast.

Populaarsed lood mujal Geeniuses

Igal argipäeval

Ära jää ilma päeva põnevamatest lugudest

Saadame sulle igal argipäeval ülevaate tehnoloogia-, auto-, raha- ja meelelahutusportaali olulisematest lugudest.