Исследователи из Центра имени Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) тестируют две технологии, способные разрушать пер- и полифторалкильные соединения (ПФАС). Эти промышленные химикаты крайне устойчивы к естественному распаду и традиционным методам очистки, за что их называют «вечными химикатами».
ПФАС, к которым относят более 10 тыс. веществ, накапливаются в окружающей среде и попадают в водоёмы со сточными водами. Их обнаруживают по всему миру, в том числе в высоких концентрациях в реке Эльбе. Некоторые из этих соединений подозревают в способности повреждать ДНК и повышать риск развития онкологических заболеваний. Стойкость ПФАС объясняется прочностью связей между атомами углерода и фтора – одних из самых сильных в органической химии.
Первый метод, который изучают немецкие учёные, – гидродинамическая кавитация. Загрязнённую воду пропускают через сужение в трубе, из-за чего в ней образуются мельчайшие паровые пузырьки. Молекулы ПФАС скапливаются на их поверхности. Когда поток проходит сужение, давление растёт, и пузырьки резко схлопываются. Локальная температура в этот момент достигает нескольких тысяч градусов Цельсия, что разрушает химикаты. Эксперименты показали, что за счёт кавитации удалось расщепить около 37% одного из самых стойких ПФАС – перфтороктансульфоната.
Второй подход основан на холодной атмосферной плазме. Плазменный разряд генерируют над поверхностью воды, одновременно пропуская через неё газ. Пузырьки газа захватывают молекулы ПФАС и поднимают их к поверхности, где те попадают под воздействие плазмы и распадаются. Этот метод оказался значительно быстрее и позволил почти полностью разрушить как длинноцепочечные, так и короткоцепочечные ПФАС. Однако он требует гораздо больше энергии и образует побочные продукты, безопасность которых ещё предстоит изучить.
В дальнейшем исследователи планируют объединить оба метода в одной установке. По их мнению, сочетание высокой реакционной способности плазмы и экстремальных условий кавитации позволит создать эффективную технологию для очистки промышленных стоков. Такие системы могут предотвратить попадание «вечных химикатов» в реки, озёра и мировой океан.
