Kalıcı kimyasallar için tarihi çözüm: PFAS'ı tamamen yok eden membran geliştirildi

Arizona Eyalet Üniversitesi koordinasyonunda Rice, Tongji, Singapur Ulusal ve Nanjing üniversitelerinden araştırmacılar, sudaki kalıcı kimyasalları yalnızca filtrelemek yerine parçalamayı hedefleyen bir sistem tasarladı. Katalitik 'avcı-yok edici' membran, per- ve polifloroalkil maddelerin (PFAS) parçalanmaya dirençli karbon-flor bağlarını hedef aldı. 

Endüstriyel atıklar, askeri tesisler ve çöp depolama alanlarından yeraltı sularına karışabilen bu bileşikler, besin zincirine ve insan dokularına ulaşabiliyor. Doğal süreçlerle son derece güç parçalanmaları da çevrede uzun süre kalmalarına yol açıyor.

FİLTRELEME SONRASI ATIK 

Aktif karbon, ters ozmoz ve iyon değiştirici reçineler, PFAS moleküllerini sudan ayırsa da kimyasal yapıyı ortadan kaldırmıyor. Arıtma sonunda kirleticilerin yoğunlaştığı tuzlu sular ve tehlikeli atık niteliğindeki filtre kalıntıları oluşuyor.

Bu atıkların gömülmesi veya yakılması sırasında kirleticilerin çevreye yeniden yayılma riski bulunuyor. PFAS’ın karbon yapısını çevreleyen flor atomları ve güçlü karbon-flor bağları, mikroorganizmaların ve standart arıtma kimyasallarının molekülü parçalamasını zorlaştırıyor.

PALADYUM VE HİDROJEN 

Ekip, dış yüzeyi paladyum nanopartikülleriyle kaplanmış, içi boş mikroskobik fiber borucuklardan oluşan bir reaktör geliştirdi. Borucukların içinden dış yüzeye doğru basınçlı hidrojen gazı verildi. Paladyum katalizörü, hidrojen moleküllerini yüksek tepkime yeteneğine sahip tekil hidrojen atomlarına dönüştürdü.

Sudaki PFAS molekülleri de aynı yüzeye tutunarak reaktif hidrojenle buluştu. Bu düzenekle karbon-flor bağlarının kırılması ve bileşiklerin kalıcılığını sağlayan yapının bozularak zararsız bileşenlere dönüştürülmesi amaçlandı.

58 GÜNLÜK DENEME 

Araştırmacılar, sistemin kararlılığını değerlendirmek için uluslararası düzenlemelere tabi altı PFAS bileşiğini içeren suyla 58 günlük kesintisiz laboratuvar testi yaptı. Reaktör, her bir bileşikte yüzde 90’ın üzerinde parçalanma sağladı.

Sudaki toplam flor miktarı da yüzde 83 azaldı. Sonuçlar, böbrek kanseri, tiroid rahatsızlıkları ve bağışıklık sistemi sorunlarıyla ilişkilendirilen bu kirleticilerin arıtılmasına yönelik yeni bir yaklaşım sundu.

MALİYET VE UYGULAMA 

Teknolojinin belediye su sistemlerinde kullanılabilmesi için ele alınacak başlıklardan biri paladyum maliyeti olacak. Kilogramı yaklaşık 50 bin dolar olan metalin kullanımının optimize edilmesi hedefleniyor.

İlk uygulamalarda sistemin, PFAS içeren suyu mevcut filtrelerle yoğunlaştıran tesislerin çıkış hatlarına yerleştirilmesi planlanıyor. Böylece filtreleme sırasında ayrılan kirleticilerin, son aşamada parçalanarak bertaraf edilmesi amaçlanıyor.