Очистка воды нового уровня: PFAS можно удалять и разрушать за минуты

В современной экологической повестке всё более значимую роль занимают технологии, способные не только снижать вредные выбросы, но и радикально очищать уже загрязнённые природные ресурсы. Одной из таких инноваций стала разработка международной исследовательской команды учёных, которая создала уникальный материал для захвата и уничтожения устойчивых токсичных веществ, известных как PFAS — так называемых «вечных химикатов».

Per- и polyfluoroalkyl substances (PFAS) — группа синтетических химикатов, применяющихся во множестве повседневных продуктов: от антипригарного покрытия кухонной утвари до водоотталкивающей одежды и упаковки для пищи. Их популярность объясняется устойчивостью к нагреву, воде и маслам. Но именно эта стойкость делает PFAS опасными: они крайне медленно разлагаются в окружающей среде, накапливаются в воде, почве и организме живых существ, а исследования связывают их воздействие с серьёзными проблемами здоровья — от нарушения работы печени до иммунных расстройств и онкологических заболеваний.

Учёные из Университета Райса (США) совместно с международными партнёрами разработали материал на основе слоистых двойных гидроксидов (LDH) из меди и алюминия, который способен:

• захватывать PFAS в воде со скоростью и эффективностью, значительно превышающими существующие методы — до 1000 раз мощнее традиционных сорбентов;

• работать не только в лабораторных условиях, но и с реальной загрязнённой водой (речная, питьевая, сточные воды);

• уничтожать уловленные химикаты, а затем регенерировать материал для повторного использования.

Ключ к эффективности — внутренняя структура LDH-слоёв. Благодаря особой компоновке и небольшим электрическим дисбалансам поверхности PFAS-молекулы прочно и быстро фиксируются на поверхности материала. Это позволяет очищать большие объёмы воды за считанные минуты — впечатляюще быстро по сравнению с существующими фильтрами, которые работают часами или днями.

Созданное решение не ограничивается только адсорбцией загрязнителей. Учёные разработали процесс термического разложения PFAS после их захвата:

1. Собранные PFAS нагреваются в присутствии карбоната кальция — это разрушает химические связи токсичных веществ без образования новых опасных продуктов.

2. Материал LDH при этом частично восстанавливается, что позволяет использовать его снова в следующих циклах.

3. Первые испытания показали, что этот цикл может успешно повторяться как минимум шесть раз без значительной потери эффективности.

Новое решение представляет собой редкое сочетание быстрого удаления, устойчивого разрушения и многократного использования — трёх ключевых аспектов, которые до сих пор сложно совместить в одной технологии очистки от PFAS. Это делает разработку перспективной для интеграции как в муниципальные системы очистки воды, так и в промышленные процессы, где концентрации таких веществ особенно высоки.