ابداع فناوری پاکسازی مواد شیمیایی ابدی از آب
به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از یورو نیوز، مواد شیمیایی سمی ابدی تا اقیانوس منجمد شمالی نیز رسیده اند و به تازگی مشخص شده از سمت خطوط ساحلی، آب‌های اقیانوسی را نیز مسموم می‌کنند و همین امر حذف آنها از محیط را بیش از پیش ضروری کرده است.
تا کنون، اصلاح «مواد پِر یا پلی فلوئور آلکیل» (PFAS) با موانعی مواجه بوده است. بر اساس تحقیقات صنعت آب انگلیس (UKWIR)، حذف تمام مواد شیمیایی ابدی از فاضلاب این کشور حدود ۲۵ میلیارد یورو هزینه خواهد داشت و حتی اگر این هزینه پرداخت شود، هنوز اثربخشی این فناوری در هاله‌ای از ابهام است.
اما شرکت دانش بنیان «اوکسایل» «Oxyle» در سوئیس، راهی برای پاکسازی چشمگیر آب آلوده به PFAS و در عین حال کاهش هزینه‌ها کشف کرده است.
«فاجر مشتاق» «Fajer Mushtaq» یکی از بنیانگذاران اوکسایل می‌گوید: «بسیاری از آب بطری‌ها دارای PFAS هستند. فناوری ما مواد شیمیایی ابدی را حتی از آب آشامیدنی بطری کمتر کرد.»
این فناوری بر پایه پایان نامه دکترای مشتاق در ETH زوریخ استوار است، جایی که او نانوذراتی را تولید کرد که می‌توانند PFAS را اکسید و نابود کنند. او که اصالتا اهل دهلی نو در هند است، تحقیقات خود را از بحران آب این شهر الهام گرفته است.
وی می‌گوید: «دسترسی نداشتن به آب هر زمان که می‌خواستیم یا جیره بندی آن در ماه‌های تابستان، روی شما تاثیر می‌گذارد. از کودکی می‌دانستم که آب منبع واقعا مهمی است که باید برای آن ارزش قائل شد، و چه اتفاقی می‌افتد وقتی شما به خوبی از آن مراقبت نکنید.»
خواص ضد آب و ضد حرارت PFAS اگرچه آنها را به مواد جذابی برای محصولات مصرفی سخت (مانند ظروف نچسب، لباس‌های ضد آب و پارچه‌های مقاوم در برابر لک) تبدیل می‌کند، اما این معنی را نیز دارد که به سختی از بین می‌روند. وقتی لباس‌های حاوی این مواد شیمیایی را می‌شویم، ناخواسته آنها را از طریق فاضلاب به آبراهه‌های خود می‌فرستیم. PFAS همچنین در برخی آفت کش‌ها و فوم‌های آتش نشانی نیز وجود دارد.
اثرات دقیقی که PFAS می‌تواند بر سلامت ما داشته باشد هنوز در حال شناسایی است، اما مطالعات، مواد شیمیایی ابدی را با برخی سرطان‌ها از جمله کلیه و پروستات، کاهش سیستم ایمنی، تغییرات هورمونی و فشار خون بالا مرتبط می‌دانند.
با توجه به اینکه برخی از PFAS بیش از هزار سال طول می‌کشد تا تجزیه شوند در مقادیر زیادی جمع شده اند. فراگیر بودن آنها در همه جا مشکل پرهزینه و گرانی را ایجاد می‌کند.
«کارین جورجز» «Karyn Georges» یکی از نویسندگان مقاله UKWIR در مورد محلول‌های PFAS می‌گوید: «از همین روی به آنها «مواد شیمیایی ابدی» می‌گویند، آنها به راحتی زیست تخریب پذیر نیستند و حذف شان آسان نیست؛ و البته به همین دلیل است که نخستین بار از آنها استفاده شد.»
جورجز می‌گوید: مساله پیچیده، تفاوت بین PFAS است. بیش از ۱۰ هزار PFAS مختلف وجود دارد. آنها طیف کاملی از خواص شیمیایی فیزیکی را شامل می‌شوند، و راه‌های مختلفی وجود دارد که می‌توان به طور بالقوه آنها را حذف کرد.
روش‌های اصلاح PFAS را می‌توان تا حد زیادی به سه دسته تقسیم کرد: جاذب ها، جداسازی و تخریب. جاذب‌ها و جداسازی هر دو در حذف PFAS از فاضلاب موثر هستند، اما هیچ کدام مواد شیمیایی سمی را ریشه کن نمی‌کنند.
در روش جذب معمولا از کربن فعال دانه‌ای (GAC) برای استخراج PFAS از فاضلاب استفاده می‌شود. کربن در این روش آلوده شده و باید دفع شود، اما ارسال آن به محل دفن زباله خطر آلودگی بیشتری را به همراه دارد، زیرا PFAS به خاک و آب‌های زیرزمینی نفوذ می‌کند.
جورجز می‌گوید: باید این مواد شیمیایی را نابود کرد؛ چراکه در غیر این صورت فقط آنها از طریق واسطه‌های مختلف مانند لجن یا حتی هوا پخش می‌شوند.
سال ۲۰۲۱، UKWIR سوزاندن را تنها راه برای از بین بردن دائمی PFAS نامید. روشی که معمولا به دمای بالای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد نیاز دارد و مقادیر زیادی انرژی صرف می‌کند. برخی از مطالعات این سوال را مطرح کرده اند که آیا سوزاندن، PFAS را به طور کامل از بین می‌برد یا به ذرات معلق در هوا تبدیل کرده و اجازه فرار و آلودگی هوا را می‌دهد. همچنین ممکن است گاز‌های گلخانه‌ای مانند تترافلورومتان و هگزافلوئورواتان را آزاد کند.
اوکسایل چگونه کار می‌کند؟
مشتاق می‌گوید: «ما صرفا از فناوری تخریب استفاده می‌کنیم و در حال اکسید کردن و کاهش این مواد شیمیایی هستیم. اوکسایل، PFAS را با جدا کردن پیوند‌های بین مولکول ها، شکستن زنجیره‌های بلند و کوتاه به قسمت‌های مرکب آنها، که برای دفع بی خطر هستند، از بین می‌برد.»
وی می‌افزاید: «یک پیوند هیدروژنی کربنی یا یک پیوند فلوئور کربن را فرض کنید، آنها می‌شکنیم و در پایان روند پاکسازی، تنها چیزی که باقی می‌ماند CO۲، مولکول‌های آب، مقداری فلوراید، سولفات‌ها و مواد معدنی است که اساسا واحد‌های سازنده هستند.»
به گفته وی اگرچه این فرایند شیمیایی جدید نیست و در حال حاضر در چندین شرکت استفاده می‌شود، اما آنچه که اوکسایل را متمایز می‌کند نحوه تولید انرژی برای تسهیل واکنش است.
در جایی که دیگران ممکن است برق را از طریق الکترود‌ها عبور دهند یا نور UV را به فاضلاب بتابانند (هر دو فرآیند گران و پر انرژی)، اوکسایل از انرژی مکانیکی مانند ارتعاشات تولید شده توسط حباب‌ها یا جریان آب استفاده می‌کند.
سپس مواد نانو متخلخلی که مشتاق در دوره دکتری اش ابداع کرده، روی آب اعمال می‌شود و در آنجا یک کاتالیزور را تشکیل می‌دهد. این نانو مواد فعال شده و شروع به شکافتن آب می‌کند و گونه‌های شیمیایی مختلفی را تشکیل می‌دهد که می‌توانند پیوند‌های این مولکول‌های PFAS را بشکنند.
استفاده از حباب‌ها مصرف انرژی اوکسایل را حداقل ۱۵ درصد و در برخی موارد حتی ۶۰ درصد کاهش می‌دهد. مشتاق می‌گوید: انرژی بزرگ‌ترین محرک هزینه برای فناوری تخریب است، به این معنی که اوکسایل می‌تواند هزینه‌های عملیاتی کمتری نسبت به رقبای خود ارائه دهد.
وی اظهار می‌کند: «فناوری ما کاملا مدولار است. هر راکتور می‌تواند حدود ۱۰ متر مکعب در ساعت تصفیه کند که ۱۰ هزار لیتر در ساعت است. این به اکسایل انعطاف پذیری می‌دهد تا عملیات خود را افزایش داده و راکتور‌های بیشتری را برای مشتریان بزرگ‌تر اضافه کند.»
تصفیه PFAS در فاضلاب یک تجارت پرهزینه است که به گفته جورجز، تا حد زیادی مردم هزینه‌های آن را با قبوض آب خود پرداخت می‌کنند. مردم انگلیس هزینه حذف را پرداخت می‌کنند در حالی که شرکت‌های تولیدکننده این مواد شیمیایی باید به شرکت‌های آب، به عنوان مثال، برای حذف این مواد شیمیایی پول بدهند.
اوکسایل سال گذشته آزمایشی را با شرکت مواد شیمیایی سوئیسی CIMO انجام داد و آب‌های زیرزمینی آلوده به PFAS را تصفیه کرد. مشتاق می‌گوید اوکسایل هر روز طی مدت شش ماه ۹۹ درصد از ترکیبات آلاینده را حذف کرد.
وی تاکید می‌کند: «گام ارزشمند این بود که توانستیم این کار را با ارزش انرژی انجام دهیم، چیزی که قبلا هرگز در فضای ساخت و ساز مشاهده نشده است. این شیوه انرژی معادل کمی بیش از دو کیلووات بر متر مکعب در یک ساعت را مصرف می‌کند. نزدیکترین رقابت حدود ۲۰ کیلووات ساعت است که ۱۰ برابر بیشتر است.»
انتهای پیام/