3 مكونات فقط يمكنها أن تدمر بسرعة المواد الكيميائية المستخدمة على نطاق واسع PFAS


يمكن العثور على التخلص من “المواد الكيميائية إلى الأبد” السامة في المنتجات الموجودة في خزانتك.

يمكن للمواد المشبعة بالفلورو الألكيل والبولي فلورو ألكيل ، المعروفة أيضًا باسم PFAS ، أن تستمر في البيئة لعدة قرون. بينما تمت دراسة الآثار الصحية لجزء بسيط فقط من آلاف الأنواع المختلفة من PFAS ، فقد ربطت الأبحاث التعرض لمستويات عالية من بعض هذه المواد الكيميائية التي يصنعها الإنسان على نطاق واسع بقضايا صحية مثل السرطان ومشاكل الإنجاب.

الآن ، تظهر دراسة أن الجمع بين الأشعة فوق البنفسجية واثنين من المواد الكيميائية الشائعة يمكن أن يكسر جميع PFAS تقريبًا في محلول مركز في غضون ساعات فقط. تتضمن العملية تفجير الأشعة فوق البنفسجية في محلول يحتوي على PFAS واليوديد ، والذي غالبًا ما يضاف إلى ملح الطعام ، والكبريتيت ، وهو مادة حافظة غذائية شائعة ، حسبما أفاد الباحثون في 15 مارس. علوم وتكنولوجيا البيئة.

“لقد أظهروا ذلك عندما [iodide and sulfite] عندما يتم دمجها ، يصبح النظام أكثر كفاءة “، كما يقول جاريت مكاي ، الكيميائي البيئي في جامعة تكساس إيه آند إم في كوليدج ستيشن الذي لم يشارك في الدراسة. “إنها خطوة كبيرة إلى الأمام.”

يحتوي جزيء PFAS على سلسلة من ذرات الكربون المرتبطة بذرات الفلور. رابطة الكربون والفلور هي واحدة من أقوى الروابط الكيميائية المعروفة. تجعل هذه الرابطة اللاصقة PFAS مفيدة للعديد من التطبيقات ، مثل الطلاءات المقاومة للماء والزيوتورغاوي مكافحة الحرائق و مستحضرات التجميل (SN: 6/4/19 ؛ SN: 6/15/21). نظرًا لاستخدامها على نطاق واسع وطول عمرها ، تم اكتشاف PFAS في التربة والغذاء وحتى مياه الشرب. وكالة حماية البيئة الأمريكية يحدد مستويات استشارية صحية لـ PFOA و PFOS – نوعان شائعان من PFAS – عند 70 جزءًا لكل تريليون.

يمكن لمرافق المعالجة ترشيح PFAS خارج الماء باستخدام تقنيات مثل مرشحات الكربون المنشط أو راتنجات التبادل الأيوني. لكن عمليات الإزالة هذه تركز PFAS في نفايات تتطلب الكثير من الطاقة والموارد لتدميرها ، كما يقول المؤلف المشارك في الدراسة Jinyong Liu ، الكيميائي البيئي في جامعة كاليفورنيا ، ريفرسايد. “إذا لم نفعل ذلك [destroy this waste]، ستكون هناك مخاوف تلوث ثانوية “.

تتضمن إحدى أكثر الطرق المدروسة جيدًا لتحلل PFAS خلطها في محلول مع الكبريتيت ثم تفجير الخليط بالأشعة فوق البنفسجية. يمزق الإشعاع الإلكترونات من الكبريتيت ، والتي تتحرك بعد ذلك ، وتقطع روابط الكربون والفلور العنيدة وبالتالي تكسر الجزيئات.

لكن ثبت أن بعض PFAS ، مثل النوع المعروف باسم PFBS ، من الصعب أن تتحلل بهذه الطريقة. قام ليو وزملاؤه بإشعاع محلول يحتوي على PFBS والكبريتيت لمدة يوم كامل ، فقط ليكتشفوا أن أقل من نصف الملوثات في المحلول قد تحلل. يتطلب تحقيق مستويات أعلى من التدهور مزيدًا من الوقت وصب كبريتات إضافي على فترات متباعدة.

عرف الباحثون أن اليوديد الذي يتعرض للأشعة فوق البنفسجية ينتج إلكترونات قاطعة للروابط أكثر من الكبريتيت. وقد أثبتت الأبحاث السابقة أن الإشعاع فوق البنفسجي مقترن باليود وحده يمكن استخدامها لتحلل المواد الكيميائية PFAS.

لذلك أطلق ليو وزملاؤه الأشعة فوق البنفسجية في محلول يحتوي على PFBS واليوديد والكبريتيت. ولدهشة الباحثين ، بعد 24 ساعة من التشعيع ، بقي أقل من 1 في المائة من PFBS العنيدة.

علاوة على ذلك ، أظهر الباحثون أن العملية دمرت أنواعًا أخرى من PFAS بكفاءة مماثلة وكانت فعالة أيضًا عندما كانت تركيزات PFAS 10 أضعاف تلك التي يمكن أن يتحلل بها ضوء الأشعة فوق البنفسجية والكبريتيت وحدهما. وعن طريق إضافة اليوديد ، وجد الباحثون أنه يمكنهم تسريع التفاعل ، كما يقول ليو ، مما يجعل العملية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

يوضح ليو أنه في المحلول ، عمل اليوديد والكبريتيت معًا للحفاظ على تدمير جزيئات PFAS. عندما تطلق الأشعة فوق البنفسجية إلكترونًا من اليوديد ، يتم تحويل هذا اليوديد إلى جزيء تفاعلي قد يستعيد بعد ذلك الإلكترونات المحررة. ولكن هنا يمكن للكبريت أن يتدخل ويترابط مع هذه الجزيئات التفاعلية ومع الأكسجين الكاسح للإلكترون في المحلول. أفاد الباحثون أن “مصيدة” الكبريت تساعد في الحفاظ على حرية الإلكترونات المنبعثة لتقطيع جزيئات PFAS لمدة أطول بثماني مرات مما لو لم يكن الكبريتيت موجودًا.

يقول ماكاي إنه من المدهش أنه لم يثبت أحد فعالية استخدام الكبريتيت مع اليوديد في تحلل PFAS من قبل.

يتعاون ليو وزملاؤه الآن مع شركة هندسية ، مستخدمين عمليتهم الجديدة لمعالجة PFAS في تيار نفايات مركزة. سيختتم الاختبار التجريبي في غضون عامين تقريبًا.



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود