Новый метод расщепления «вечных химикатов» борется с опасными веществами, вызывающими рак

Немецкие исследователи продемонстрировали, как разрушать стойкие связи ПФАС

Учёные из Германии представили две методики, которые могут способствовать решению проблемы ПФАС — группы синтетических веществ, известных как «вечные химикаты» благодаря их невероятной стойкости к разрушению. Исследователи из научно-исследовательского центра им. Гельмгольца в Дрездене (HZDR) продемонстрировали, что эти соединения можно разлагать в водной среде с использованием гидродинамической кавитации и холодной атмосферной плазмы.

ПФАС (пер- и полифторалкильные соединения) включают более 10 тысяч синтетических веществ, которые широко использовались в промышленности и потребительских товарах. Их характерная черта — чрезвычайно прочные связи между атомами углерода и фтора, что делает их практически неразрушимыми в окружающей среде и способными накапливаться в организмах. Некоторые ПФАС связывают с потенциальными рисками для здоровья, включая нарушения развития, проблемы с иммунной системой и возможное увеличение риска онкологических заболеваний.

Первая методика применяет гидродинамическую кавитацию. В этом процессе загрязнённая вода проходит через сужение, где формируются микроскопические паровые пузырьки. Когда они разрушаются под действием давления, на границе пузырьков возникают локальные температуры в несколько тысяч градусов Цельсия. Параллельно образуются гидроксильные радикалы (химически активные частицы), которые атакуют продукты распада ПФАС и ускоряют разрушение этих соединений.

В ходе экспериментов учёные протестировали метод на одном из наиболее стойких представителей группы — перфтороктансульфонате (PFOS). После обработки часть вещества разлагалась, а концентрация фторидов в воде увеличивалась по мере продолжительности процесса, что свидетельствует о разрыве углерод-фторных связей. В настоящее время команда работает над повышением эффективности метода: цель состоит в том, чтобы добиться разрушения более 80% ПФАС в растворе и минерализации более 50% связанного фтора.

Второй подход основывается на холодной атмосферной плазме в сочетании с подачей газа в воду. В отличие от некоторых методов очистки, он не требует катализаторов или дополнительных химических реагентов. Газовые пузырьки поднимают ПФАС на поверхность воды, где соединения разрушаются под воздействием плазмы.

Эта методика позволила преобразовать около 35% атомов фтора из ПФАС в форму фторидных солей и практически полностью разрушить длинноцепочечные и короткоцепочечные соединения. При этом исследователи отмечают, что плазменная технология работает быстрее кавитации, но требует значительно больше энергии и может создавать побочные продукты, которые ещё предстоит изучить.

Следующий этап работы — масштабирование технологий для очистки сточных вод промышленного происхождения.

Учёные увеличивают объём экспериментов с 50 мл до 5 л и планируют объединить оба подхода в одной системе: плазма должна обеспечить высокую реакционную активность, а кавитация — усилить процесс разрушения ПФАС. Разработчики уверены, что комбинация методов может стать основой более эффективной технологии удаления «вечных химикатов» из воды.