Věčné chemikálie PFAS patří k odolným znečišťujícím látkám, které běžné čištění vody nedokáže zcela zničit. Zbavit se jich je jednou z velkých výzev současného vodárenství. Běžné filtry je sice dokážou zachytit, ale často je nezničí – pouze je oddělí od vody. Vědci nyní testují novou membránu, která pomocí vodíku a palladia dokáže narušovat mimořádně pevné chemické vazby PFAS a tyto odolné látky postupně rozkládat. Nadějnou cestu nyní představili američtí vědci, kteří vyvinuli membránu využívající vodík a palladium k rozkladu těchto látek.
PFAS je rozsáhlá skupina syntetických látek, které se desítky let používají například v nelepivých površích nádobí, vodoodpudivých a olejoodpudivých materiálech, obalech na potraviny nebo hasicích pěnách. Jejich výhodou je chemická odolnost, jenže právě ta představuje problém pro životní prostředí. Některé z těchto látek se rozkládají jen velmi obtížně a mohou se šířit vodním prostředím na velké vzdálenosti.
Dlouhodobé vystavení některým PFAS je spojováno s poruchami imunitního systému, vývoje a metabolismu i se zvýšeným rizikem některých nádorových onemocnění. Tyto látky se navíc mohou ve vodě vyskytovat současně, takže čistírny musí řešit nejen jednotlivé sloučeniny, ale také jejich směsi.
Zachytit nestačí, chemikálie je třeba zničit
Současné technologie na úpravu vody využívají například aktivní uhlí, iontovou výměnu nebo membránovou filtraci. Tyto postupy mohou PFAS z vody odstranit, zpravidla je ale pouze zachytí nebo oddělí. Znečištění tak nezmizí, nýbrž se přesune do použitých filtrů, koncentrovaných roztoků či jiného odpadu, který je nutné bezpečně zpracovat.
Hlavní překážkou je mimořádně pevná vazba mezi uhlíkem a fluorem. Právě díky ní jsou PFAS odolné vůči mnoha běžným chemickým a biologickým procesům. Metody, které tyto vazby skutečně rozkládají, často vyžadují vysoké teploty, značné množství energie nebo náročné provozní podmínky.
Nový přístup využívá vodík a katalyzátor tvořený drobnými částicemi palladia. Ty jsou naneseny na povrchu speciální membrány. Palladium pomáhá aktivovat vodík, který následně umožňuje postupně nahrazovat atomy fluoru v molekulách PFAS vodíkem. Chemická struktura znečišťujících látek se tak mění a jejich odolné vazby se postupně narušují.
Účinnost až 99 procent při dlouhodobém testu
Výzkumníci otestovali technologii na šesti významných skupinách PFAS. V laboratorním zařízení se jim podařilo dosáhnout vysoké účinnosti odstraňování všech sledovaných látek. Následoval také nepřetržitý test trvající 58 dní, při němž voda obsahovala směs všech šesti znečišťujících látek.
Účinnost jejich odstraňování se během testu pohybovala přibližně od 93 do 99 procent. Zároveň vědci sledovali uvolňování fluoridů, které ukazovalo, že nedochází pouze k zachycení chemikálií na membráně, ale také k rozkladu jejich vazeb. Celková účinnost odstraňování fluoru z původních sloučenin dosáhla 83 procent.
Výsledky zároveň ukázaly, že ne všechny PFAS reagují stejně. Některé se rozkládají snáze, zatímco jiné, například látka GenX, zůstávají odolnější kvůli své specifické molekulární struktuře.
Kdy se technologie dostane do praxe?
Důležitým přínosem nové metody je schopnost spojit zachycení znečišťujících látek s jejich chemickým rozkladem. Pokud by se podařilo technologii rozšířit do provozního měřítka, mohla by omezit množství odpadu vznikajícího při čištění vody a pomoci dosahovat velmi nízkých koncentrací PFAS.
Zatím jde ovšem o experimentální technologii. Test trvající 58 dní představuje slibný výsledek, nikoli důkaz, že zařízení bude stejně účinné a ekonomické v běžné úpravně pitné vody. Před praktickým nasazením bude nutné ověřit dlouhodobou životnost membrán, náklady na provoz, případné uvolňování palladia a chování technologie při zpracování skutečné vody s dalšími příměsemi.
Studie tak nabízí zajímavý krok k účinnějšímu odstraňování věčných chemikálií. Na rozdíl od mikroplastů, které představují samostatný problém a vyžadují jiné postupy, se zde vědci zaměřili na molekulární znečištění, jež lze za vhodných podmínek chemicky rozkládat. Cesta k čistší vodě proto nemusí vést pouze přes stále jemnější filtry, ale také přes technologie, které nebezpečné látky dokážou skutečně přeměnit.
Petr Dvořák
zdroj: PNAS.org