Электротермический процесс минерализации предлагает более экологичный и экономичный метод ремедиации почв

Химик из Университета Райса Джеймс Тур возглавил исследовательскую группу, разработавшую быстрый электротермический процесс минерализации (REM), который за секунды позволяет очистить почву от накопленных синтетических химикатов. Исследование опубликовано в Nature Communications 20 июля.

Пер- и полифторалкильные вещества (PFAS), стойкие и биоаккумулирующиеся загрязнители, угрожают окружающей среде и здоровью человека. PFAS, большая группа синтетических химикатов, устойчивых к нагреванию, маслу, воде и жирам, используются в потребительских товарах, таких как пена для пожаротушения, упаковка для пищевых продуктов, ковровые покрытия, чистящие средства, бумага и краски.

Существующие методы разложения PFAS часто неэффективны, потребляют много энергии и воды, не обеспечивая полного устранения загрязнителей. Однако процесс REM предлагает более эффективное, действенное и экологичное решение.

Процесс REM использует электрические вставки в грунте вместе с биоуглем, экологически чистым проводящим добавлением, для быстрого нагрева загрязненной почвы до температуры свыше 1000°C за секунды с помощью импульса постоянного тока. Интенсивный нагрев преобразует PFAS в фторид кальция, нетоксичный минерал, используя естественные соединения кальция, присутствующие в почве. Метод продемонстрировал высокую эффективность удаления (более 99%) и степень минерализации (более 90%).

"Наше исследование показывает, что этот высокотемпературный электротермический процесс может эффективно минерализовать PFAS в нетоксичный фторид кальция, — сказал Тур, профессор химии и профессор материаловедения и наноинженерии. — Процесс сохраняет важные свойства почвы и улучшает её здоровье, увеличивая доступность питательных веществ и способствуя проникновению членистоногих".

Этот прорыв основан на предыдущей работе, в которой электротермический нагрев использовался для испарения тяжелых металлов и преобразования органических загрязнителей в почве в нетоксичные графитовые материалы. В текущем исследовании команда смешала почву с биоуглем и применила импульсный ток, достигнув быстрого нагрева и минерализации. Эффективность процесса была подтверждена с помощью современных методов тестирования, включая жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию и ионную хроматографию.

Процесс REM выделяется своей скоростью, эффективностью, масштабируемостью и экологическими преимуществами. Метод снижает потребление энергии, выбросы парниковых газов и использование воды по сравнению с существующими практиками ремедиации. Лабораторный процесс может обрабатывать до 2 килограммов почвы за партию, что является важным шагом к созданию более крупных систем для применения на месте, которые сейчас проектируются.

"Этот метод предлагает более экологичный и экономически эффективный подход к ремедиации почв, — сказал И Ченг, научный сотрудник Rice Academy и постдокторант в лаборатории Тура. — Мы рады перспективам полевых испытаний и более широкого внедрения в ближайшем будущем".