Forskere har udviklet ny metode til at fjerne og nedbryde PFAS i vand

Forskere fra Rice University, USA, har i samarbejde med sydkoreanske kolleger udviklet en ny, miljøvenlig teknologi, der både kan opsamle og nedbryde de såkaldte PFAS-stoffer i vand.

Resultaterne er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Advanced Materials og beskrives som et vigtigt skridt i arbejdet med at håndtere en af de mest vedholdende former for kemisk forurening.

I dag findes PFAS i vand, jord og luft over hele verden, og forskning har koblet stofferne til blandt andet leverskader, forstyrrelser af immunforsvaret, reproduktionsproblemer og visse kræftformer. Oprydning og rensning af stofferne fra miljøet har vist sig vanskelig, og fordi kemikalierne er så svære at nedbryde naturligt, ophober de sig.

Udfordringer ved eksisterende metoder

De mest udbredte teknologier til at fjerne PFAS fra vand bygger på adsorption, hvor stofferne binder sig til materialer som aktivt kul eller ionbyttere. Metoderne bruges allerede i stor skala, men har ifølge forskerne klare begrænsninger.

“De nuværende metoder til at fjerne PFAS er for langsomme, ineffektive og skaber sekundært affald,” siger Michael S. Wong, professor ved George R. Brown School of Engineering and Computing, Rice University, i en pressemeddelelse.

“Vores nye tilgang tilbyder et bæredygtigt og meget effektivt alternativ.”

Den nye teknologi tager udgangspunkt i et såkaldt layered double hydroxide-materiale (LDH) fremstillet af kobber og aluminium, og en variant med nitrat viser sig at have en markant evne til at binde PFAS.

“Til min store overraskelse opsamlede denne LDH-forbindelse PFAS mere end 1.000 gange bedre end andre materialer,” siger Youngkun Chung.

“Den arbejdede også ekstremt hurtigt og fjernede store mængder PFAS på få minutter – omkring 100 gange hurtigere end kommercielle kulfiltre.”

Ifølge forskerne skyldes effektiviteten materialets indre struktur, hvor lag af kobber og aluminium samt små ladningsforskelle skaber særligt gunstige betingelser for, at PFAS-molekyler kan binde sig hurtigt og stærkt.

Materialet er testet i både flodvand, postevand og spildevand og viste i alle tilfælde høj effektivitet – både i stillestående systemer og i gennemstrømmende anlæg. Det peger ifølge forskerne på et potentiale for anvendelse i både kommunale vandværker og industriel oprydning.

Fra opsamling til nedbrydning

At fjerne PFAS fra vand er dog kun halvdelen af udfordringen. Stofferne skal også destrueres sikkert. Sammen med kolleger ved Rice University har forskergruppen derfor udviklet en metode til at nedbryde PFAS, efter at stofferne er opsamlet på LDH-materialet.

Ved at opvarme det mættede materiale sammen med calciumcarbonat lykkedes det forskerne at nedbryde mere end halvdelen af de opsamlede PFAS uden at frigive giftige biprodukter. Samtidig blev LDH-materialet gendannet, så det kunne genbruges.

Indledende forsøg viser, at materialet kan gennemgå mindst seks fulde cyklusser med opsamling, nedbrydning og genanvendelse. Ifølge forskerne gør det teknologien til det første kendte system, der både er bæredygtigt og miljøvenligt i hele processen.

“Vi er begejstrede for potentialet i denne unikke LDH-baserede teknologi til at ændre måden, PFAS-forurenede vandressourcer behandles på i den nærmeste fremtid,” siger Michael S. Wong.

“Det er resultatet af et ekstraordinært internationalt samarbejde og unge forskeres kreativitet.”