Прорыв в исследовании «вечных химикатов»: новый метод быстро расщепляет синтетические вещества, вызывающие рак и другие болезни

Немецкие исследователи показали как расщеплять прочные связи ПФАС

Немецкие учёные представили две технологии, которые могут помочь решить проблему ПФАС — группы синтетических веществ, известных как «вечные химикаты» из-за их чрезвычайной устойчивости к разрушению. Исследователи из научно-исследовательского центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) показали, что эти соединения можно разлагать в воде с помощью гидродинамической кавитации и холодной атмосферной плазмы.

ПФАС (пер- и полифторалкильные соединения) включают более 10 тыс. синтетических веществ, которые широко применялись в промышленности и потребительских товарах. Их особенность — очень прочные связи между атомами углерода и фтора, из-за которых соединения почти не разрушаются в окружающей среде и могут накапливаться в организмах. Некоторые ПФАС связывают с рисками для здоровья, включая нарушения развития, проблемы с иммунной системой и возможное повышение риска онкологических заболеваний.

Первая технология использует гидродинамическую кавитацию. В процессе загрязнённая вода проходит через сужение, где образуются микроскопические пузырьки пара. Когда они разрушаются под воздействием давления, на границе пузырьков возникают локальные температуры в несколько тысяч градусов Цельсия. Одновременно образуются гидроксильные радикалы (химически активные частицы), которые атакуют продукты распада ПФАС и ускоряют разрушение соединений.

В экспериментах учёные проверили метод на одном из наиболее устойчивых представителей группы — перфтороктансульфонате (PFOS). После обработки часть вещества разрушалась, а концентрация фторидов в воде увеличивалась по мере продолжительности процесса, что указывает на разрыв углерод-фторных связей. Сейчас команда работает над повышением эффективности метода: цель — добиться разрушения более 80% ПФАС в растворе и минерализации более 50% связанного в них фтора.

Второй подход основан на холодной атмосферной плазме в сочетании с подачей газа в воду. В отличие от некоторых методов очистки, он не требует катализаторов или дополнительных химических реагентов. Газовые пузырьки поднимают ПФАС к поверхности воды, где соединения разрушаются под действием плазмы.

Этот метод позволил перевести около 35% атомов фтора из ПФАС в форму фторидных солей и почти полностью разрушить длинноцепочечные и короткоцепочечные соединения. При этом исследователи отмечают, что плазменная технология работает быстрее кавитации, но требует значительно больше энергии и может создавать побочные продукты, которые ещё предстоит изучить.

Следующий этап работы — масштабирование технологий для очистки промышленных сточных вод.

Учёные увеличивают объём экспериментов с 50 мл до 5 л и планируют объединить оба подхода в одной системе: плазма должна обеспечить высокую реакционную активность, а кавитация — усилить процесс разрушения ПФАС. Разработчики считают, что комбинация методов может стать основой более эффективной технологии удаления «вечных химикатов» из воды.