Революция в борьбе с «вечными химикатами»: найден способ быстрого уничтожения опасных токсинов

Немецкие исследователи предложили два инновационных метода борьбы с ПФАС — группой синтетических соединений, получивших статус «вечных химикатов» из-за исключительной устойчивости к естественному разложению. Специалисты Центра им. Гельмгольца в Дрезден-Россендорфе (HZDR) доказали, что разрушить эти опасные вещества в водной среде можно с помощью комбинации холодной атмосферной плазмы и гидродинамической кавитации.

Пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС) насчитывают свыше 10 тысяч наименований и десятилетиями активно внедрялись в промышленное производство и повседневные товары. Уникальность их структуры заключается в сверхпрочных связях между атомами углерода и фтора, из-за чего они практически не поддаются биодеградации, накапливаясь в экосистемах и живых организмах. Накопление ПФАС связывают с серьезными патологиями: сбоями в работе иммунной системы, нарушениями внутриутробного развития и повышенной вероятностью возникновения злокачественных новообразований.

Первый метод основан на гидродинамической кавитации. Вода под давлением проходит через узкий канал, что провоцирует появление множества мельчайших паровых пузырьков. При их схлопывании возникают локальные зоны с температурой в несколько тысяч градусов, а также высвобождаются гидроксильные радикалы. Эти химически активные частицы интенсивно воздействуют на молекулярную структуру ПФАС, способствуя их распаду.

В ходе испытаний ученые сфокусировались на перфтороктансульфонате (PFOS) — одном из самых стойких соединений. Результаты показали постепенный рост концентрации фторидов в воде, что свидетельствует об успешном разрыве углеродно-фторных связей. В настоящее время команда стремится оптимизировать технологию, чтобы достичь более 80% деструкции ПФАС и минерализации половины связанного фтора.

Альтернативный подход базируется на воздействии холодной атмосферной плазмы, подаваемой непосредственно в воду. Его преимущество — отсутствие потребности в дорогостоящих катализаторах или токсичных реагентах. Пузырьки газа выносят молекулы ПФАС к поверхности, где те подвергаются плазменной обработке.

Данная методика позволила трансформировать около 35% атомов фтора в безопасные соли и эффективно нейтрализовать как длинные, так и короткие цепочки соединений. Несмотря на высокую скорость очистки, плазменный метод оказался энергозатратным и требует тщательного анализа потенциальных побочных продуктов.

На текущей стадии проект переходит к фазе масштабирования — от лабораторных проб объемом 50 мл до пятилитровых резервуаров. Конечная цель исследователей — интегрировать обе технологии в единый комплекс: плазма обеспечит мощный химический стимул, а кавитация завершит процесс деструкции. Авторы разработки уверены, что синергия этих подходов позволит создать высокоэффективную систему очистки воды от «вечных химикатов».

Источник: iXBT