Уничтожение «вечных» химикатов в воде с помощью вихря холодной плазмы

Исследователи из Университета Дрекселя нашли способ разрушить чрезвычайно устойчивые токсичные соединения, печально известные как «вечные химикаты» (PFAS), которые загрязнили питьевую воду миллионов людей в США. Метод основан на использовании холодной плазмы — высокоэнергизированного газа, способного разрывать прочные химические связи, не нагревая воду.

Проблема PFAS (пер- и полифторалкильных веществ) стала чрезвычайно актуальной, так как эти соединения, десятилетиями использовавшиеся в антипригарных покрытиях, водоотталкивающей одежде и противопожарной пене, практически не разлагаются в природе. Они связываются с рисками для здоровья, включая онкологические заболевания, и обнаружены в крови до 98% населения США. Традиционные методы, такие как фильтрация активированным углем, лишь накапливают PFAS, но не уничтожают их, создавая новые источники загрязнения.

«Чтобы разрушить чрезвычайно стабильную связь углерод-фтор в PFAS, нужно нагреть соединения как минимум до 1000 °C, что неприемлемо для водоочистных сооружений из-за колоссальных энергозатрат», — поясняет Кристофер Сейлс, соавтор исследования. Холодная плазма решает эту проблему: в установке gliding arc plasmatron вращающееся электромагнитное поле активирует электроны в газовых пузырьках в воде, создавая вихрь атомов, ионов и УФ-излучения, который разрывает связь углерод-фтор. За час обработки, потребляющей немногим больше энергии, чем для кипячения чайника, метод удаляет более 90% PFAS и полностью дефторирует около четверти соединений.

«Холодная плазма обладает потенциалом помочь нам устранить целый ряд химических токсинов, угрожающих нашим запасам пищи и питьевой воды», — отметил директор Института плазмы Найхема Александр Фридман. Следующим шагом команды станет масштабирование технологии для применения на крупных очистных сооружениях, а также её адаптация для очистки загрязнённых почв.