Mer än 1,5 miljoner invånare i Michigan och potentiellt fler än hundratals platser runt om i landet – och det räknas – har PFAS-befläckat vatten. Michigan State University-Fraunhofer USA, Inc. Center for Coatings and Diamond Technologies (MSU-Fraunhofer) utvecklar ett skalbart behandlingsalternativ för PFAS-förorenat avloppsvatten.

PFAS, eller per- och polyfluoroalkylsubstanser, är i dagligt tal kända som "för evigt kemikalier" eftersom de är så svåra att bryta ner. De finns i vattenförsörjning överallt där flamskyddsmedel, vattentätande eller ångdämpande medel används. PFAS kan absorberas genom direktkontakt (dricka, badning, simning) eller indirekt (äter kött eller grönsaker som har exponerats för PFAS).

En framgångsrik metod för att förstöra PFAS förblev svårfångad på grund av deras extremt tuffa kemiska struktur. Och eftersom de motsträviga föreningarna är svåra att bryta ner, de ackumuleras med tiden och har kopplats till negativa hälsoeffekter. PFAS är så potenta att även spårmängder är farliga. Föreställ dig tre droppar av en pipett i en pool i olympisk storlek. Dessa tre droppar är ungefär lika med EPA:s hälsorådgivningsnivå för PFOA och PFOS (två typer av PFAS) i dricksvatten, vilket är 70 delar per biljon.

MSU-Fraunhofer-teamet har en hållbar lösning för att behandla PFAS-förorenat avloppsvatten som är redo för en undersökning i pilotskala. Det elektrokemiska oxidationssystemet använder bordopade diamantelektroder. Processen bryter ner föroreningarnas formidabla molekylära bindningar, rengöring av vattnet samtidigt som man systematiskt förstör de farliga föreningarna.

"EO, eller elektrokemisk oxidation, är en enkel, ren och effektiv metod för destruktion av PFAS och andra föroreningar som ett komplement till andra processer för avloppsvattenrening, sa Cory Rusinek, elektrokemist vid MSU-Fraunhofer. "Om vi ​​kan ta bort det från avloppsvattnet, vi kan minska dess förekomst i ytvatten."

Rening av avloppsvatten är en process i flera steg för att ta bort föroreningar eller lägga till nyttiga kemikalier för att skapa säkra, urladdningsbart vatten. MSU-Fraunhofers EO-system har avancerat till laboratorieskala, framgångsrikt avlägsnande av PFAS från gallon av smutsigt vatten. Medan många elektroder har undersökts i EO, borodopade diamantelektroder har visat mest lovande för nedbrytning av föroreningar med ett antal studier som visar dess förmåga att bryta ned PFAS.

EO -processen bryter systematiskt ned PFAS, omvandla det från ett farligt material till koldioxid, vatten och fluor. Och eftersom MSU-Fraunhofer är ledande inom industriell diamantteknologi, BDD-elektroderna har visat sig vara viktiga arbetshästar i processen. Även efter hundratals behandlingsrundor, BDD-elektroderna visar lite, om någon, ha på sig.

Beroende på dess framgång och andra framsteg, det är möjligt att denna process så småningom kan bli en komplementär komponent i ett kommunalt dricksvattensystem.

Centret har ett sedan länge etablerat rykte som en internationell ledare inom industriell och nästa generations diamantteknologier. Denna kombination placerar MSU-Fraunhofer i en stark position för att lösa problem som detta, sa Michael Becker, MSU-Fraunhofer verksamhetschef.

"Fraunhofers uppdrag är att överbrygga innovationsklyftan mellan grundforskning och industrin, " sa han. "MSU-Fraunhofers kombinerade expertis inom diamanttillverkning, elektrokemi och reaktordesign skapar ett mångsidigt team av professorer, vetenskapsmän, ingenjörer och studenter som kan ta itu med detta framväxande, ändå betydelsefull, problem."