PFAS-filter tillgängliga för industriavfall är vanligtvis gjorda av aktivt kol. Eftersom detta är jämförelsevis dyrt, letar forskare efter alternativa filtermaterial för de så kallade "eviga toxiner", vars farliga rester bara bryts ned mycket långsamt i miljön.
Ett team från TU Bergakademie Freiberg föreslår nu en lera gjord av bentonit modifierad med organiska ämnen som ett möjligt PFAS-filter. Forskningen publiceras i det aktuella numret av tidskriften Chemie Ingenieur Technik .
I laboratorietester uppnådde teamet ledd av kemiprofessorn Martin Bertau en filterprestanda på upp till 95 % av perfluorheptansyra (PFHpA) med det innovativa materialet. PFHpA är en framträdande representant för PFAS och detekteras ofta i miljöanalyser. "De så kallade organolerorna är kända för sin goda filtereffekt. Vi har nu undersökt modifieringen av materialet med hjälp av organiska tillsatser som är specialiserade på att 'fånga' PFAS", förklarar Bertau.
Kemisterna kan lägga in organiska tillsatser mellan de delade lerlagren i laboratoriet som i en bunt kort. "De organiska komponenterna tittar ut ur lerkomponenterna på ett sådant sätt att kolatomerna kan interagera med PFAS", förklarar Paul Scapan, som undersöker lerfiltren för sin doktorsavhandling. "Dessa kolatomer har förmågan att ta tag i PFAS-molekylerna och binda dem." Den organiska leran med bunden PFAS kan sedan förbrännas vid en temperatur på minst 1 200 grader, vilket helt förstör föroreningarna.
Scapan undersöker nu vilka lättnedbrytbara molekyler som bäst kan fylla griparfunktionen för de olika PFAS. Om tillsatserna är miljövänliga kan det aska lerfiltret helt återanvändas. – Materialet lämpar sig för vidareförädling till geopolymerer som ett miljövänligt cementalternativ, till exempel, säger Bertau.
Med de olika tillsatserna kan filtereffekten hos de innovativa organolerorna skräddarsys specifikt till många perfluorerade och polyfluorerade alkylföreningar. "Jämfört med filter gjorda av aktivt kol som för närvarande finns tillgängliga på marknaden, skulle organolerorna vara ungefär en tiondel av kostnaden i termer av PFAS-elimineringsprestanda, enligt vår nuvarande kunskapsnivå", säger Scapan.
PFAS står för per- och polyfluorerade alkylämnen. I industriellt framställda organiska föreningar ersätts väteatomer med fluoratomer. Detta gör dem extremt motståndskraftiga. Mer än 10 000 fasta, flytande och gasformiga kemikalier är PFAS, varav några är cancerframkallande och skadliga för hälsan. De används till exempel i impregneringssprayer, funktionskläder, medicinska produkter och non-stick beläggningar.
Farliga PFAS-rester upptäcks i miljön över hela världen och ackumuleras i vatten, jord, växter och djur. PFAS kan till och med hittas i polarområdena – och i barns blod. Även med ett planerat framtida förbud mot PFAS i EU har dessa ämnen redan släppts ut i miljön och bryts bara ned mycket långsamt. Ett förbud mot alla PFAS diskuteras nu och håller för närvarande på att utarbetas av Europeiska kemikaliemyndigheten (ECHA).
Mer information: Paul Scapan et al, Organo-Pillared-Clay:Synthesis, Characterization, and Applications for Treatment of Perfluoroalkyl Substances, Chemie Ingenieur Technik (2023). DOI:10.1002/cite.202300097
Tillhandahålls av Technische Universität Bergakademie Freiberg
