Ett team vid Rice University har uppfunnit ett miljövänligt material som snabbt fångar upp och förstör PFAS, kända som evighetskemikalier, i vattenkällor. Tekniken överträffar befintliga metoder genom att fånga föroreningar tusentals gånger effektivare och regenereras för återanvändning. Publicerad i Advanced Materials, adresserar genombrottet en ihållande global förorening utmaning.
Per- och polyfluoralkylämnen (PFAS), syntetiska kemikalier introducerade på 1940-talet, används i produkter som Teflon-pannor, vattentäta kläder och livsmedelsförpackningar på grund av deras motståndskraft mot värme, fett och vatten. Denna hållbarhet gör dem dock till ihållande miljöföroreningar, kopplade till hälsoproblem inklusive leverskador, reproduktiva störningar, immunsystempåverkan och vissa cancerformer. PFAS finns i vatten, jord och luft världen över och är ökända för sin svårighet att avlägsna och förstöra.
Traditionella avlägsnandemetoder, som adsorption med aktivt kol eller jonerbyteshartser, lider av låg effektivitet, långsam hastighet, begränsad kapacitet och generering av sekundärt avfall. "Nuvarande metoder för PFAS-avlägsnande är för långsamma, ineffektiva och skapar sekundärt avfall," sade Michael S. Wong, professor vid Rice's George R. Brown School of Engineering and Computing.
Den nya lösningen kretsar kring ett skiktat dubbelt hydroxid (LDH)-material bestående av koppar och aluminium, förbättrat med nitrat. Utvecklat av postdoktorala forskaren Youngkun Chung under Wongs handledning, i samarbete med Seoktae Kang från KAIST och Keon-Ham Kim från Pukyung National University, adsorberar materialet PFAS över 1 000 gånger bättre än alternativ och avlägsnar stora mängder inom minuter – cirka 100 gånger snabbare än kommersiella kolfilter. Dess skiktade struktur med laddningsobalanser möjliggör snabb och stark bindning av PFAS-molekyler.
Testat effektivt i flodvatten, kranvatten och avloppsvatten, presterar LDH väl under både statiska och kontinuerliga flödesförhållanden, vilket antyder tillämpningar i kommunal och industriell vattenrening. För att slutföra processen termiskt nedbröts de fångade PFAS med kalciumkarbonat, förstörande mer än hälften utan toxiska biprodukter och regenererande materialet för återanvändning. Tidiga tester bekräftar minst sex cykler av fångst, förstörelse och förnyelse.
"Till min förvåning fångade denna LDH-förening PFAS över 1 000 gånger bättre än andra material," noterade Chung. Wong tillade: "Vi är exalterade över potentialen hos denna unika LDH-baserade teknik för att transformera hur PFAS-förorenade vattenkällor behandlas inom en snar framtid." Forskningen, finansierad av koreanska och amerikanska källor inklusive National Research Foundation of Korea och Rice-institut, belyser internationellt samarbete i bekämpning av föroreningar.
Detta framsteg erbjuder ett hållbart alternativ som kombinerar snabb upprensning med miljövänlig förstörelse, med potential att revolutionera globala PFAS-saneringsinsatser.
