Létrehoztak egy olyan megújuló anyagot, amely a teflonból származó PFAS-szennyeződés több mint 94 százalékát kiszűri. Ráadásul hőkezeléssel regenerálható, így újrahasznosíthatóvá válik a víztisztítás során.
A modern ipar és a háztartási kényelem egyik legsúlyosabb környezetvédelmi öröksége az úgynevezett „örök vegyi anyagok” (PFAS) jelenléte a természetes vizekben. Ezek a vegyületek szinte elpusztíthatatlanok, a hagyományos szűrési eljárások pedig vagy drágák, vagy jelentős mennyiségű másodlagos hulladékot termelnek. Erre a globális problémára kínálhat fenntartható megoldást a Bath-i Egyetem kutatócsoportja.
A tudósok egy különleges, bioalapú membrántechnológiát mutattak be az ACS Applied Materials & Interfaces szakmai folyóiratban. E szerint a fejlesztés középpontjában a perfluor-oktánsav áll, amely a per- és polifluorozott alkilanyagok népes családjába tartozik.
Ezeket a vegyületeket évtizedek óta használja az ipar a víz- és zsírtaszító tulajdonságaik miatt, ám mára világszerte kimutathatók a vízforrásokban. A magas szintű kitettség súlyos egészségügyi kockázatokkal jár: a kutatások összefüggésbe hozták a rákkal, a hormonháztartás zavaraival és az immunrendszer gyengülésével is.
Aktív háló a PFAS szennyezés ellen
Az egyetem szakemberei által létrehozott membrán nanoszálak hálózatából épül fel. Ez a szerkezet vízbe helyezve sajátos módon reagál: magába szívja a nedvességet és megduzzad, amivel csapdába ejti a mérgező molekulákat. A folyamat meglepő hatékonysággal és gyorsasággal megy végbe, egyetlen óra alatt a jelen lévő szennyezés elenyésző része marad csak a vízben.
„Ami igazán meglepett minket, az az, ahogyan ez az anyag a vízzel érintkezve viselkedik” – mondta a tanulmány vezető szerzője. Dr. Xiang Ding kiemelte, hogy míg a hagyományos nejlon anyagok alig változnak a vízben, az új bioalapú nanoszálak szerkezetileg átrendeződnek és összeszűkülnek. „Ez a tulajdonság adja meg nekik azt a figyelemre méltó képességet, hogy gyorsan, közvetlenül a polimerhálózaton belül ejtsék csapdába a makacs PFAS-szennyezést.”
A technológia egyik legnagyobb előnye a fenntarthatóság. A legtöbb jelenlegi megoldás, például az aktív szén vagy az ioncserélő gyanták, folyamatos pótlást igényelnek. Ezzel szemben az új membránból hőkezeléssel eltávolíthatják a megkötött vegyszereket, a polimert pedig újra fel lehet használni.
Megújuló alapanyagok a jövő szolgálatában
A szakemberek szerint a legtöbb alternatív módszer – legyen szó elektromosságról, napfényről vagy mikrobákról – nehezen alkalmazható nagy léptékben a magas költségek miatt. A bath-i csapat viszont fosszilis hordozók helyett megújuló építőelemeket használt a fejlesztéshez. Ez a megközelítés bizonyítja, hogy a nagy teljesítményű szűrés összeegyeztethető a környezettudatos tervezéssel.
„A fosszilis eredetű anyagok helyett megújuló, furán-alapú építőelemek használatával megmutattuk, hogy a nagy teljesítményű PFAS-eltávolítás kombinálható a fenntarthatóbb polimertervezéssel” – hangsúlyozta Ding.
Az eredmények szerint a membrán az eredeti megkötő kapacitásának 93 százalékát képes visszanyerni a regenerációs folyamat után. A kutatócsoport a következő időben a technológia skálázásán dolgozik majd, hogy a gyakorlatban is tesztelhessék a rendszert. A további cél az, hogy a megoldást más típusú PFAS-ekre is kiterjesszék, miközben tovább finomítják az újrahasznosítási folyamat hatékonyságát.
A címlapkép illusztráció. Forrás: Seval Torun / Unsplash
A HIPA támogatásával megvalósuló 1,9 millió eurós beruházás révén az amerikai NI egyebek mellett új generációs tesztelési megoldásokat fejleszt.
Pályakezdők és évtizedes tapasztalattal rendelkezők is csatlakozhatnak a Paks II. szakembergárdájához. Az aktuális lehetőségeket a tavaszi állásbörzéken is meg lehet ismerni.