طوّر فريق في جامعة رايس مادة صديقة للبيئة تلتقط وتدمر بسرعة المواد PFAS، المعروفة باسم المواد الكيميائية الأبدية، في مصادر المياه. تفوق التقنية الطرق الحالية بآلاف المرات في كفاءة التقاط الملوثات وإعادة التدوير لإعادة الاستخدام. نُشرت في Advanced Materials، وتعالج الاختراق تحدي تلوث عالمي مستمر.
المواد البيرفلوروألكيلية والبوليفلوروألكيلية (PFAS)، المواد الكيميائية الاصطناعية التي تم إدخالها في الأربعينيات، تُستخدم في منتجات مثل مقالي تيفال، الملابس المقاومة للماء، وتغليف الطعام بسبب مقاومتها للحرارة والشحوم والماء. ومع ذلك، فإن هذه المتانة تجعلها ملوثات بيئية مستمرة، مرتبطة بمشكلات صحية تشمل تلف الكبد، اضطرابات الإنجاب، اضطرابات الجهاز المناعي، وبعض السرطانات. توجد في المياه والتربة والهواء في جميع أنحاء العالم، وهي صعبة الإزالة والتدمير بشكل سيء السمعة.
تعاني طرق الإزالة التقليدية، مثل الامتزاز باستخدام الكربون المنشط أو راتنجات تبادل الأيونات، من كفاءة منخفضة، سرعات بطيئة، سعة محدودة، وإنتاج نفايات ثانوية. "طرق إزالة PFAS الحالية بطيئة جداً وغير فعالة وتنتج نفايات ثانوية"، قال مايكل إس. وونغ، أستاذ في كلية جورج آر. براون للهندسة والحوسبة في جامعة رايس.
تركز الحل الجديد على مادة هيدروكسيد مزدوج الطبقات (LDH) مكونة من النحاس والألمنيوم، محسنة بالنترات. طُورّت بواسطة الباحث ما بعد الدكتوراه يونغكون تشونغ تحت إشراف وونغ، بالتعاون مع سيوكتاي كانغ من معهد KAIST وكيون-هام كيم من جامعة بوكيونغ الوطنية، حيث تمتص المادة PFAS أكثر من 1000 مرة أفضل من البدائل وتزيل كميات كبيرة في دقائق - حوالي 100 مرة أسرع من فلاتر الكربون التجارية. تسمح هيكلها الطبقي مع عدم توازن الشحنات بربط سريع وقوي لجزيئات PFAS.
اختبرت بفعالية في مياه الأنهار ومياه الصنبور والمياه العادمة، يعمل LDH جيداً في الظروف الثابتة والتدفق المستمر، مما يشير إلى تطبيقات في معالجة المياه البلدية والصناعية. لإكمال العملية، يتم تحلل PFAS المُلتقطة حرارياً باستخدام كربونات الكالسيوم، مما يدمر أكثر من نصفها دون نواتج ثانوية سامة ويُجدد المادة لإعادة الاستخدام. تؤكد الاختبارات الأولية على الأقل ست دورات من التقاط وتدمير وتجديد.
"لدهشتي، التقط هذا المركب LDH مواد PFAS أكثر من 1000 مرة أفضل من المواد الأخرى"، لاحظ تشونغ. أضاف وونغ: "نحن متحمسون لإمكانيات هذه التقنية LDH الفريدة من نوعها لتحويل طريقة معالجة مصادر المياه الملوثة بـPFAS في المستقبل القريب". البحث، المدعوم بتمويل كوري وأمريكي بما في ذلك مؤسسة البحث الوطنية الكورية ومعاهد رايس، يبرز التعاون الدولي في مكافحة التلوث.
يقدم هذا التقدم بديلاً مستداماً، يجمع بين التنظيف السريع والتدمير الصديق للبيئة، مع إمكانية ثورية في جهود إزالة PFAS عالمياً.
