Rice Üniversitesi’nin George R. Brown Mühendislik ve Bilgisayar Okulu’nda Prof. Michael S. Wong danışmanlığında yürütülen ve doktora sonrası araştırmacı Youngkun Chung’un liderlik ettiği çalışmada, PFAS (per- ve polifloroalkil maddeler) için hızlı, verimli ve çevreci bir arıtım yaklaşımı gösterildi. KAIST’ten Prof. Seoktae Kang ve Pukyung Ulusal Üniversitesi’nden Prof. Keon-Ham Kim’in ortaklığıyla yürütülen araştırma, ‘ısıya/yağa/suya dayanıklılıkları’ nedeniyle sanayide yaygınlaşmış PFAS’ın çevrede parçalanmama özelliğine (sonsuz kimyasallar) odaklanıyor. PFAS’ın su, toprak ve havada kalıcılığı; karaciğer hasarı, üreme ve bağışıklık bozuklukları, bazı kanserler ile ilişkilendirilmesi, etkin ve sürdürülebilir bertaraf ihtiyacını kritik hale getiriyor.
GELENEKSEL YÖNTEMLERİN SINIRI
Bugün birçok PFAS arıtımı adsorpsiyon temelli (aktif karbon, iyon değişim reçineleri) yürütülse de, düşük verim, yavaş proses, sınırlı kapasite ve ikincil atık üretimi ciddi dezavantajlar. Prof. Wong, mevcut yöntemlerin ‘çok yavaş ve verimsiz’ kaldığını, üstelik ‘ikincil atık’ ürettiklerini vurgulayarak daha sürdürülebilir, hızlı, yüksek kapasiteli çözüme ihtiyaç olduğunu belirtiyor.
REKOR HIZLI YAKALAMA
Atılımın kalbinde, Prof. Kim’in 2021’de KAIST’te öğrenci iken tanımladığı bakır-alüminyum LDH malzemesi bulunuyor. Chung’un, nitrat içeren formülasyon ile yaptığı deneyler materyalin PFAS’ı benzerlerine göre yaklaşık 1.000 kat daha yüksek kapasiteyle ve dakikalar içinde uzaklaştırabildiğini gösterdi; bu, ticari karbon filtrelerinden yaklaşık 100 kat hızlı performans anlamına geliyor. Etkinlik, LDH’nin düzenli Cu–Al katmanları ve hafif yük dengesizlikleri sayesinde PFAS moleküllerini hem çok hızlı hem güçlü bağlayabilen iç mimarisinden kaynaklanıyor.
GERÇEK SU HABERLERİ
Ekip, LDH’yi nehir suyu, şebeke suyu ve atık su ortamlarında; statik ve sürekli akış koşullarında sınadı ve her senaryoda yüksek performans elde etti. Bu sonuçlar, belediye ölçeğinde su arıtımı ve endüstriyel temizlik için büyük ölçekli uygulanabilirlik sinyali veriyor.
GÜVENLİ İMHA DÖNGÜSÜ
PFAS’ı yakalamak kadar güvenli şekilde yok etmek de zor. Rice’tan Prof. Pedro Alvarez ve Prof. James Tour ile birlikte çalışan Chung, LDH üzerinde tutulan PFAS’ı kalsiyum karbonatla ısıl işlem uygulayarak toksik yan ürün oluşturmadan yüzde 50+ oranında parçalamayı başardı. Üstelik bu işlem LDH’yi yeniliyor; materyal en az altı tam yakalama-imha-yenileme döngüsünde performansını korudu. Böylece süreç, bilinen ilk çevre dostu ve döngüsel PFAS giderim sistemi olarak öne çıktı.
ÖLÇEK VE UYGULAMA
LDH tabanlı yaklaşım; hız, kapasite, yenilenebilirlik ve ikincil atık oluşturmama kriterlerini aynı potada birleştirerek PFAS arıtımında pratik ve sürdürülebilir bir hat açıyor. Rice liderliğindeki uluslararası ekip, teknolojinin yakın vadede mevcut arıtma altyapılarına entegre edilip operasyon maliyetlerini düşürürken çevresel riski de azaltabileceğini değerlendiriyor. Prof. Wong, bu platformun “PFAS ile kirlenmiş su kaynaklarının arıtım şeklini dönüştürme” potansiyeline işaret ediyor.
