Представлена плазменная технология полного удаления “вечных химических веществ”

Инновационная технология, разработанная исследователями Института межфазной инженерии и биотехнологии им. Фраунгофера IGB, способна обнаруживать вредные пер- и полифторалкильные вещества (PFAS) в почве и водоемах, что до сих пор было сложной задачей. PFAS термически и химически стабильны и устойчивы к воздействию воды, жира и грязи, что делает их широко используемыми во многих повседневных продуктах, таких как коробки для пиццы, бумага для выпечки, шампуни, кремы, огнетушащие и смачивающие средства в промышленности и средства защиты растений в сельском хозяйстве. Однако повсеместное присутствие этих химических веществ в почве, реках, подземных водах, продуктах питания и питьевой воде приводит к серьезным проблемам окружающей среды и здоровья.

Традиционные методы удаления этих так называемых “вечных химических веществ” практически неосуществимы из-за их химической стабильности. К счастью, исследователи из Института Фраунгофера разработали технологию на основе плазмы, позволяющую эффективно удалять эти стойкие загрязнители при низких затратах. В настоящее время технология тестируется в рамках совместного исследовательского проекта AtWaPlas (плазменная обработка атмосферной воды), реализуемого в сотрудничестве с компанией HYDR.O. Geologen und Ingenieure GbR из Ахена, специализирующейся на очистке загрязненных участков.

Исследователи из Института Фраунгофера используют способность плазмы воздействовать на молекулярные цепочки веществ. В этом плазменном процессе загрязненная вода подается в комбинированный цилиндр из стекла и нержавеющей стали и обрабатывается ионизированным газом, или плазмой, которая уменьшает молекулярные цепочки PFAS, позволяя эффективно удалять их при низких затратах. Цилиндрическая конструкция плазменного процесса состоит из трубки из нержавеющей стали в качестве заземляющего электрода электрической цепи и внешней медной сетки, которая действует как высоковольтный электрод. Стеклянный диэлектрик разделяет их, и между ними остается очень небольшой зазор, который заполняется воздушной смесью. Эта воздушная смесь преобразуется в плазму при подаче напряжения в несколько киловольт. Загрязненная PFAS вода подается на дно резервуара из нержавеющей стали и прокачивается вверх, проходя через электрически активную плазменную среду, которая при разряде расщепляет и укорачивает цепочки молекул PFAS. Вода многократно прокачивается как через стальной реактор, так и через зону плазменного разряда по замкнутому контуру, каждый раз дополнительно уменьшая количество цепочек молекул PFAS, пока они полностью не минерализуются.

Инновационная технология AtWaPlas обладает ключевым преимуществом по сравнению с традиционными методами, такими как фильтрация активированным углем. Фильтры с активным углем могут связывать вредные вещества, но они не в состоянии их устранить, а это означает, что фильтры необходимо регулярно заменять и утилизировать. Технология же AtWaPlas способна полностью удалять вредные вещества без каких-либо остатков, является очень эффективной и не требует технического обслуживания.

Более того, чтобы убедиться в реальной осуществимости технологии, исследователи Fraunhofer протестировали плазменную очистку в более сложных условиях, используя реальные пробы воды, отобранные из районов, загрязненных PFAS. Образцы содержат PFAS, а также другие частицы, взвешенные вещества и органическую мутность. Такой подход позволяет проверить эффективность очистки AtWaPlas не только с использованием синтетических лабораторных образцов, но и в реальных условиях с изменяющимися качествами воды. Параметры процесса могут быть адаптированы, а технология оптимизирована и расширена для практического применения в промышленных масштабах.