يستخدم المفاعل الماء فوق الحرج لتدمير PFAS “المواد الكيميائية إلى الأبد”
صمم المهندسون في جامعة واشنطن مفاعلًا يمكنه تدمير المواد الكيميائية PFAS تمامًا إلى الأبد. يمكن أن تساعد هذه التقنية في معالجة المواد الكيميائية في مواقع التصنيع قبل أن تتسرب إلى البيئة الطبيعية.
مواد Perfluoroalkyl و polyfluoroalkyl (PFAS) عبارة عن مجموعة من حوالي 4000 مركب كيميائي مختلف تم استخدامها لعقود في كل شيء من السجاد إلى أدوات الطهي غير اللاصقة. على مدى السنوات الأخيرة ، لم يبدأ العلماء فقط في ربط هذه المواد الكيميائية بعدد من الآثار الصحية الضارة ، بل اكتشفوا أيضًا آثارًا لها جميعًا من خلال بيئاتنا الطبيعية.
نظرًا لأن هذه المواد الكيميائية معروفة باستمراريتها في البيئة الطبيعية لعقود من الزمان ، غالبًا ما يشار إليها باسم “المواد الكيميائية إلى الأبد” ، ويعمل العلماء على تطوير طرق لتقسيم هذه المواد الكيميائية إلى مركبات أكثر أمانًا.
بدأ هذا البحث الجديد كمشروع هندسي يركز على بناء مفاعل يمكنه تفكيك عوامل الحرب الكيميائية. يعتمد المفاعل على فكرة أن ضغط الماء إلى نقطة قصوى يخلق بيئة أكالة يمكنها تكسير مواد كيميائية معينة.
تُعرف هذه الحالة الخاصة للمادة باسم “الماء فوق الحرج”. قال إيغور نوفوسيلوف ، كبير مؤلفي البحث الجديد ، إن الماء المضغوط إلى هذه الدرجة القصوى يتحول إلى مادة شبيهة بالبلازما. ليس سائلًا أو غازًا ، ولكنه شيء أكثر حداثة ، وفي هذه الحالة يمكن تحطيم المواد الكيميائية الأخرى.
وأوضح نوفوسيلوف أن “المواد الكيميائية التي تعيش إلى الأبد في المياه العادية ، مثل حامض السلفونيك البيرفلوروكتاني و PFOA ، يمكن أن تتحلل في المياه فوق الحرجة بمعدل مرتفع للغاية”. “إذا توصلنا إلى الظروف المناسبة ، يمكن تدمير هذه الجزيئات المتمردة تمامًا ، دون ترك أي منتجات وسيطة وتنتج فقط مواد غير ضارة ، مثل ثاني أكسيد الكربون والماء وأملاح الفلورايد ، والتي غالبًا ما تضاف إلى المياه البلدية ومعجون الأسنان.”
إيغور نوفوسيلوف / جامعة واشنطن
في دراسة جديدة نشرت في مجلة الهندسة الكيميائية وصف الباحثون سلسلة من التجارب التي تختبر مواد كيميائية مختلفة من PFAS في ظروف فوق حرجة مختلفة في المفاعل. الأهم من ذلك ، اكتشف الباحثون أن بعض المواد الكيميائية PFAS تتطلب ظروفًا فوق حرجة محددة لتدميرها بشكل فعال.
كان حامض السلفونيك المشبع بالفلور أوكتين (PFOS) ، وهو أحد أكثر المواد الكيميائية المقاومة للثبات بيئيًا ، مقاومًا بشكل خاص لما وصفه Novosselov بأنه “ظروف فوق حرجة معتدلة” (حوالي 400 درجة مئوية / 750 درجة فهرنهايت). في هذه الظروف المعتدلة ، شوهد أن سلفونات الأوكتين المشبعة بالفلور تتحلل إلى مكونات أخرى يمكن أن تكون سامة على حد سواء ، ولكن بمجرد وصول المفاعل إلى 610 درجة مئوية (1130 درجة فهرنهايت) ، تم تدمير جميع المواد الكيميائية في 30 ثانية فقط.
لن يكون هذا النوع من نظام المفاعلات مفيدًا في إزالة المواد الكيميائية PFAS المنتشرة بالفعل في بيئتنا الطبيعية ، لكن نوفوسيلوف قال إن التكنولوجيا يمكن أن تكون مفيدة في تدمير المواد الكيميائية التي تعتبر نفايات في مواقع التصنيع. يبحث الفريق حاليًا في كيفية تدمير المفاعل لمجموعة متنوعة من المواد الكيميائية الأخرى من PFAS.
قال نوفوسيلوف: “نقوم أيضًا بتقييم مدى نجاح هذه التكنولوجيا في العمل مع سيناريوهات العالم الحقيقي”. “ربما لا يمكنك معاملة المحيط كله بهذه الطريقة ، على سبيل المثال. ولكن يمكننا استخدام هذا لمعالجة المشاكل الحالية ، مثل النفايات الكيميائية إلى الأبد في مواقع التصنيع. “
تم نشر الدراسة الجديدة في مجلة الهندسة الكيميائية.
مصدر: جامعة واشنطن