Międzynarodowy zespół naukowców opracował technologię, która może otworzyć nowy rozdział w walce z PFAS – grupą wyjątkowo trwałych związków chemicznych określanych mianem „wiecznych chemikaliów”. Nowe rozwiązanie wykorzystuje energię słoneczną oraz specjalnie zaprojektowany katalizator węglowy do rozkładu substancji, które od lat stanowią jedno z największych wyzwań współczesnej ochrony środowiska.
PFAS, czyli substancje per- i polifluoroalkilowe, obejmują kilka tysięcy związków wykorzystywanych w wielu gałęziach przemysłu. Swoją popularność zawdzięczają wyjątkowym właściwościom – odporności na wysoką temperaturę, działanie chemikaliów, tłuszczów oraz wody. Dzięki temu znalazły zastosowanie między innymi w powłokach nieprzywierających, tekstyliach technicznych, pianach gaśniczych, elektronice czy produktach przeznaczonych do kontaktu z żywnością.
Jednocześnie trwałość, która czyni je tak użytecznymi, jest źródłem rosnących obaw. Związki PFAS praktycznie nie ulegają naturalnej degradacji i mogą przez dziesięciolecia utrzymywać się w glebie, wodach powierzchniowych oraz organizmach żywych. W wielu krajach wykrywane są w wodzie pitnej, a badania wskazują na ich powszechną obecność w środowisku.
Naukowcy z University of Bath, współpracujący z badaczami z University of São Paulo, University of Edinburgh oraz Swansea University, opracowali metodę wykorzystującą fotokatalizę, czyli proces przyspieszania reakcji chemicznych pod wpływem światła. Kluczowym elementem technologii jest nowy katalizator oparty na azotku węgla połączonym z mikroporowatym polimerem PIM-1.
Według badaczy zastosowanie porowatego materiału pozwala skutecznie wychwytywać cząsteczki PFAS i koncentrować je w bezpośrednim sąsiedztwie aktywnych miejsc katalitycznych. Po naświetleniu promieniowaniem słonecznym uruchamiane są reakcje prowadzące do stopniowego rozpadu bardzo trwałych wiązań węgiel–fluor, które odpowiadają za niezwykłą odporność tych substancji.
W trakcie badań wykazano, że nowy materiał nie tylko adsorbuje związki PFAS, ale również umożliwia ich rozkład do znacznie prostszych produktów, takich jak dwutlenek węgla i jony fluorkowe. To szczególnie istotne, ponieważ wiele obecnie stosowanych metod oczyszczania środowiska koncentruje się głównie na wychwytywaniu zanieczyszczeń, bez ich rzeczywistego niszczenia. W efekcie problem jest jedynie przenoszony z jednego miejsca do drugiego.
Dodatkowym atutem rozwiązania jest wykorzystanie światła słonecznego jako źródła energii. W porównaniu z technologiami wymagającymi wysokich temperatur, znacznych ilości energii elektrycznej lub stosowania agresywnych reagentów chemicznych, nowa metoda może potencjalnie okazać się bardziej ekonomiczna i przyjazna środowisku.
Badacze zwracają również uwagę na możliwość wykorzystania opracowanego materiału do monitorowania obecności PFAS. Ponieważ podczas rozkładu uwalniane są jony fluorkowe, ich wykrywanie mogłoby stanowić podstawę budowy czujników umożliwiających szybkie identyfikowanie skażeń.
Technologia znajduje się obecnie na etapie prototypowym. Przed jej wdrożeniem konieczne będzie przeprowadzenie dalszych badań dotyczących wydajności procesu, trwałości katalizatora oraz możliwości zastosowania w rzeczywistych warunkach przemysłowych i środowiskowych. Zespół badawczy poszukuje partnerów, którzy pomogą przejść od eksperymentów laboratoryjnych do skali komercyjnej.
Jeżeli dalsze prace potwierdzą dotychczasowe wyniki, nowa metoda może stać się jednym z najbardziej obiecujących narzędzi do eliminacji PFAS. Wykorzystanie energii słonecznej, prostota konstrukcji katalizatora oraz możliwość jednoczesnego wykrywania i rozkładu zanieczyszczeń sprawiają, że rozwiązanie wzbudza zainteresowanie zarówno środowisk naukowych, jak i przemysłu. W obliczu rosnącej presji na ograniczanie obecności „wiecznych chemikaliów” skuteczne technologie ich neutralizacji będą odgrywać coraz większą rolę w nadchodzących latach.
