Фас, нитрид бора! Ученые нашли способ обнулить PFAS

Пер- и полифторалкильные вещества или PFAS — это потенциально вредные субстанции, известные как вечные химикаты, поскольку их очень трудно уничтожить.

Один из новых методов разрушения PFAS включает в себя принудительное измельчение металлическими шариками в движущемся контейнере, но этот метод может потребовать применения коррозийных добавок. И вот теперь исследователи в журнале Американского химического общества Environmental Science & Technology Letters сообщают о новом типе добавки для «шарового измельчения», которая полностью разрушает PFAS при температуре и давлении окружающей среды.

Загрязнение твердыми PFAS — постоянная проблема для почвы вблизи мест захоронения отходов, производственных площадок и объектов, где часто используется противопожарная пена. Агентство по охране окружающей среды США рекомендует сжигание для уничтожения этих веществ, но остаются сомнения в том, что этот энергоемкий метод может эффективно предотвратить загрязнение окружающей среды.

Еще один вариант — шаровое измельчение, то есть процесс, при котором PFAS и добавки смешиваются с металлическими шариками на высокой скорости. Столкновения между шарами и добавками вызывают твердофазные реакции, которые разрушают углеродно-фтористые связи PFAS и превращают их в менее вредные продукты. Обычной добавкой для этого процесса является гидроксид калия (KOH), но он образует сложные сгустки и подвержен коррозии.

Чтобы преодолеть эти ограничения, Янг Янг и его коллеги воспользовались нитридом бора — пьезоэлектрическим материалом, который генерирует частичные электрические заряды и может принимать электроны при деформации под действием механических сил. Теперь ученые сообщают о процессе шарового измельчения, в котором нитрид бора используется в качестве некоррозионной добавки для реакции с PFAS и их разрушения.

В качестве экспериментального образца новой добавки группа исследователей измельчила два старых соединения PFAS с нитридом бора и проанализировала полученные продукты. Оптимизировав соотношение нитрида бора и PFAS, команда почти полностью удалила атомы фтора из PFAS за четыре часа при температуре и давлении окружающей среды, эффективно разрушив их.

За шесть часов с помощью этого метода также удалось разрушить 80% известных PFAS из почвы, загрязненной противопожарной пеной. В обоих экспериментах нитрид бора разлагал PFAS более эффективно, чем при использовании KOH. Дальнейшие анализы показывают, что нитрид бора принимает электроны и атомы фтора от PFAS, которые затем распадаются на фторалкильные радикалы, реагирующие с кислородом или другими радикалами с образованием в конечном итоге безвредных минералов.

Этот новый метод может открыть дверь для будущих стратегий ликвидации PFAS, основанных на механической силе, говорят исследователи.

23.01.2023