Wetenschap
Nieuwe eeuwige chemische opruimstrategie ontdekt
Terwijl de Amerikaanse Environmental Protection Agency hard optreedt tegen de verraderlijke ‘voor altijd chemische’ vervuiling in het milieu, zoeken militaire en commerciële luchtvaartfunctionarissen naar manieren om dergelijke vervuiling op te ruimen als gevolg van tientallen jaren gebruik van brandblusschuim op militaire vliegbases en commerciële luchthavens. P>
Brandblusschuimen bevatten honderden ongezonde forever-chemicaliën, bij scheikundigen bekend als PFAS of poly- en per-fluoralkylstoffen. Deze verbindingen hebben hardnekkig sterke fluor-koolstofbindingen, waardoor ze voor onbepaalde tijd in het milieu kunnen blijven bestaan, vandaar de bijnaam 'forever chemicaliën'. Er zijn ook veel andere producten gevonden. PFAS-verbindingen vervuilen nu de grondwatervoorraden die door gemeentelijke waterleveranciers op veel locaties in het land worden afgetapt.
Omdat ze verband houden met hogere risico's op bepaalde vormen van kanker en andere kwalen, heeft de EPA vorige maand een nieuwe regel opgelegd die waterbedrijven verplicht de besmetting te verminderen als de niveaus voor bepaalde PFAS-verbindingen de 4 delen per biljoen overschrijden.
Gelukkig biedt een gezamenlijke ontdekking door wetenschappers van UC Riverside (UCR) en Clarkson University in Potsdam, New York, een nieuwe strategie om deze verontreinigende stoffen op te ruimen.
De methode wordt gedetailleerd beschreven in het tijdschrift Nature Water . Het omvat de behandeling van zwaar vervuild water met ultraviolet (UV) licht, sulfiet en een proces dat elektrochemische oxidatie wordt genoemd, legt UCR-universitair hoofddocent Jinyong Liu uit.
"In dit werk hebben we ons onderzoek naar de UV-gebaseerde behandeling voortgezet, maar deze keer hadden we een samenwerking met een elektrochemische oxidatie-expert aan de Clarkson University", zegt Liu, die bijna twintig artikelen heeft gepubliceerd over de behandeling van PFAS-verontreinigende stoffen in verontreinigd water. . "We hebben deze twee stappen samengevoegd en we hebben een vrijwel volledige vernietiging van PFAS bereikt in verschillende watermonsters die besmet waren met het schuim."
Liu zei dat de samenwerking met een team onder leiding van assistent-professor Yang Yang bij Clarkson grote technische problemen heeft opgelost. Zo bevatten de schuimen diverse andere geconcentreerde organische verbindingen die het afbreken van de sterke fluor-koolstofbindingen in de PFAS-verbindingen belemmeren.
Liu en Yang ontdekten echter dat elektrochemische oxidatie ook deze organische stoffen afbreekt. Dankzij hun proces kunnen deze reacties ook plaatsvinden bij kamertemperatuur zonder dat er extra warmte of hoge druk nodig is om de reactie te stimuleren.
"In de echte wereld kan het vervuilde water erg ingewikkeld zijn", zei Liu. "Het bevat veel dingen die de reactie mogelijk kunnen vertragen."
PFAS-verbindingen zijn gebruikt in duizenden producten, variërend van chipszakken tot kookgerei met antiaanbaklaag, maar brandonderdrukkende schuimen zijn een belangrijke bron van PFAS-vervuiling in het grondwater, omdat ze al tientallen jaren worden gebruikt om vliegtuigbrandstofbranden bij honderden militaire eenheden te blussen. locaties en commerciële luchthavens. Deze schuimen werden ook routinematig aangebracht op kleine lekkages van brandstof als voorzorgsmaatregel om brand te voorkomen.
Het schuim, uitgevonden door de Amerikaanse marine in de jaren zestig, vormt een waterige film rond brandende benzine en andere brandbare vloeistoffen, waardoor het vuur snel van zuurstof wordt beroofd en gedoofd.
Vanwege het wijdverbreide gebruik heeft het ministerie van Defensie opdracht gegeven tot beoordeling van 715 militaire locaties op nationaal niveau met het oog op vrijgave van PFAS. Eind vorig jaar kwam het tot de conclusie dat 574 van deze locaties verder onderzoek of schoonmaak nodig hebben, zoals vereist door de federale wet.
De schoonmaak van PFAS werd vorige maand urgenter toen de EPA een nieuwe regel oplegde die waterbedrijven verplicht de besmetting te verminderen als de niveaus voor bepaalde PFAS-verbindingen de 4 delen per biljoen overschrijden.
Liu zei dat de methode die hij samen met Yang ontwikkelde zeer geschikt is voor het reinigen van zwaar vervuild water dat wordt gebruikt om tanks, slangen en andere brandbestrijdingsapparatuur door te spoelen. De methode kan ook worden gebruikt om overgebleven containers met PFAS-bevattend schuim te behandelen.
Hun methode kan waterbedrijven ook helpen grondwatervervuiling aan te pakken. Verontreinigd grondwater wordt vaak behandeld door middel van ionenuitwisselingstechnologieën waarbij de PFAS-moleculen in grote behandelingstanks op harskorrels terechtkomen. Het UV-licht en de elektrochemische oxidatiemethode ontwikkeld door Liu en Yang kunnen ook helpen bij de regeneratie van kralen, zodat ze kunnen worden gerecycled, zei Liu.
"We willen een duurzaam beheer van de hars", zei Liu. "We willen het hergebruiken."
De titel van het onderzoek is "Bijna volledige vernietiging van PFAS in waterig filmvormend schuim door geïntegreerde foto-elektrochemische processen." Naast Liu en Yang zijn de auteurs Yunqiao Guan, Zekun Liu, Nanyang Yang, Shasha Yang en Luz Estefanny Quispe-Cardenas, huidige of voormalige afgestudeerde studenten aan UCR en Clarkson.