Een cluster van industriële chemicaliën, bekend onder de afkorting "PFAS", is tot in de verre uithoeken van onze planeet geïnfiltreerd met een betekenis die wetenschappers nog maar net beginnen te begrijpen.

PFAS - Per- en polyfluoralkylstoffen - zijn door de mens gemaakte fluorverbindingen die ons antiaanbaklagen hebben gegeven, poetsmiddelen, wassen, schoonmaakproducten en blusschuim gebruikt op luchthavens en militaire bases. Ze zitten in consumptiegoederen zoals tapijten, muurverf, popcornzakken en waterafstotende schoenen, en ze zijn essentieel in de ruimtevaart, auto, telecommunicatie, gegevens opslag, elektronische industrie en de gezondheidszorg.

De koolstof-fluor chemische binding, onder de sterkste van de natuur, is de reden achter het enorme succes van deze chemicaliën, evenals de enorme milieu-uitdagingen die ze sinds de jaren veertig hebben veroorzaakt. PFAS-residuen zijn gevonden in enkele van de meest ongerepte waterbronnen, en in het weefsel van ijsberen. Wetenschap en industrie worden opgeroepen om deze hardnekkige chemicaliën op te ruimen, waarvan een paar, in bepaalde hoeveelheden, zijn in verband gebracht met nadelige gezondheidseffecten voor mens en dier.

Onder degenen die dit enorm moeilijke probleem oplossen, zijn ingenieurs in de Walter Scott, Jr. College of Engineering aan de Colorado State University. CSU is een van een beperkt aantal instellingen met de expertise en geavanceerde instrumenten om PFAS te bestuderen door hun aanwezigheid in onvoorstelbare sporenhoeveelheden aan het licht te brengen.

Nutsvoorzieningen, CSU-ingenieurs onder leiding van Jens Blotevogel, wetenschappelijk universitair docent bij de vakgroep Civiele en Milieutechniek, hebben een nieuwe reeks experimenten gepubliceerd die een bepaalde PFAS-verbinding aanpakken, genaamd hexafluorpropyleenoxidedimeerzuur, beter bekend onder de handelsnaam, GenX. De chemische stof, en andere polymerisatieprocessen die vergelijkbare chemicaliën gebruiken, zijn al ongeveer een decennium in gebruik. Ze zijn ontwikkeld als vervanging voor legacy PFAS-chemicaliën die bekend staan ​​als "C8"-verbindingen die bijzonder persistent waren - en nog steeds zijn - in water en bodem, en erg moeilijk op te ruimen (vandaar hun bijnaam, "voor altijd chemicaliën").

GenX is een begrip geworden in het Cape Fear-bekkengebied van North Carolina, waar het een paar jaar geleden werd ontdekt in het lokale drinkwater. Het verantwoordelijke bedrijf, Chemie, heeft toegezegd om gefluoreerde organische chemicaliën in de lokale luchtemissies met 99,99% te verminderen, en de lucht- en wateremissies van zijn wereldwijde activiteiten met ten minste 99% tegen 2030. De afgelopen jaren is Chemours heeft ook het team van Blotevogel bij CSU gefinancierd, omdat ze innovatieve methoden testen die het milieu zouden helpen en de oude opruimverplichtingen van het bedrijf zouden ondersteunen.

Inschrijven Milieuwetenschap en -technologie , Blotevogel werkte samen met Tiezheng Tong, universitair docent civiele en milieutechniek, om een ​​effectieve "behandelingstrein" te demonstreren die meerdere technologieën combineert om GenX-residuen in water nauwkeurig te isoleren en te vernietigen.

Een van de huidige praktijken voor de behandeling van met GenX verontreinigd water is verbranding bij hoge temperatuur - een proces dat "buitensporig duur is, "volgen de onderzoekers en zeer verspillend voor water- en energieterugwinning. "Het werkt, "Blotevogel zei, "maar het is niet duurzaam."

De onderzoekers bieden een betere oplossing. Tong, een toonaangevende expert in membraanfiltratie en ontziltingsmethoden voor milieugevaren, gebruikte een nanofiltratiemembraan met geschikte poriegroottes om 99,5% van de opgeloste GenX-verbindingen uit te filteren. Zodra die geconcentreerde afvalstroom ontstaat, toonden de onderzoekers aan dat elektrochemische oxidatie, die Blotevogel beschouwt als een van de meest levensvatbare technologieën voor destructieve PFAS-opruiming, kan het afval vervolgens afbreken tot onschadelijke producten.

Momenteel, bedrijven kunnen ook verschillende maatregelen nemen om PFAS uit water tot acceptabele niveaus te verwijderen:adsorptie aan actieve kool, ionenuitwisseling, en omgekeerde osmose. Hoewel alle drie deze technologieën zeer effectief kunnen zijn, ze leiden niet direct tot vernietiging van PFAS-verbindingen, zei Blotevogel.

De alternatieve oplossing van de CSU-onderzoekers voor elektrochemische behandeling gebruikt elektroden om de PFAS chemisch te veranderen in meer goedaardige verbindingen. Het laboratorium van Blotevogel heeft verschillende succesvolle ontsmettingsinspanningen op proefschaal aangetoond, en werkt aan het verder optimaliseren van hun methodologieën. Gecombineerd met Tong's nanofiltratiesysteem, de afvalstroom zou worden gericht en geconcentreerd, bedrijven geld besparen en de ecologische voetafdruk van het hele proces verkleinen.

De onderzoekers hopen samen te blijven werken om hun proces te verfijnen, bijvoorbeeld, door verschillende soorten filtratiemembranen te testen om de meest optimale materialen en ontwerp te bepalen.