Plazma i mikroskopijne bąble niszczą „wieczne chemikalia”
Substancje per- i polifluoroalkilowe (PFAS) to grupa ponad 10 tysięcy syntetycznych związków chemicznych, których cechą charakterystyczną jest obecność wiązania węgiel-fluor. Jest to jedno z najsilniejszych wiązań w chemii organicznej, co czyni PFAS ekstremalnie odpornymi na naturalny rozkład, temperaturę oraz procesy metaboliczne. Przez dziesięciolecia ich trwałość była zaletą w przemyśle, jednak doprowadziła do globalnego zanieczyszczenia biosfery. Dotychczasowe metody oczyszczania wody, takie jak adsorpcja na węglu aktywnym czy filtracja membranowa, jedynie separują cząsteczki PFAS, nie niszcząc ich struktury. Powoduje to konieczność składowania lub utylizacji wtórnie zanieczyszczonych filtrów, co w rzeczywistości jedynie przenosi problem w inne miejsce.
Zespół badawczy z Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) w Niemczech, pod kierunkiem dr. Sebastiana Reinecke, przedstawił wyniki prac nad dwiema nowymi technologiami pozwalającymi na realną destrukcję tych substancji w warunkach łagodnych. Pierwsza z metod, rozwijana przez dr Ysabel Huaccallo-Aguilar, wykorzystuje zjawisko kawitacji hydrodynamicznej. Zanieczyszczona woda jest tłoczona przez specjalne zwężenie, co wywołuje gwałtowny spadek ciśnienia i powstawanie mikroskopijnych pęcherzyków pary. Gdy pęcherzyki te trafiają w obszar wyższego ciśnienia, dochodzi do ich gwałtownego zapadania się (implozji). W skali mikro generuje to ekstremalne warunki: lokalne skoki temperatury rzędu kilku tysięcy stopni Celsjusza oraz powstawanie wysoce reaktywnych rodników hydroksylowych (•OH). W testach przeprowadzonych na perfluorooktanosulfonianie (PFOS) w wodzie kranowej metoda ta pozwoliła na degradację 37% cząsteczek przy stabilnej szybkości procesu, co potwierdzono poprzez wykrycie wolnych fluorków – produktu mineralizacji fluoru organicznego.
Druga technologia, nad którą pracuje dr Amit Kumar, opiera się na zastosowaniu zimnej plazmy atmosferycznej połączonej z dyspersją gazu. PFAS, wykazujące właściwości powierzchniowo czynne, naturalnie adsorbują się na powierzchni wprowadzanych do wody bąbli gazowych. Bąble te unoszą zanieczyszczenia bezpośrednio do strefy plazmy generowanej nad powierzchnią cieczy. Tam reaktywne gatunki chemiczne rozbijają wiązania C-F bez potrzeby stosowania katalizatorów czy dodatkowych chemikaliów. Metoda plazmowa wykazała niemal całkowitą degradację zarówno długo-, jak i krótkołańcuchowych PFAS, uwalniając około 35% atomów fluoru w formie bezpiecznych nieorganicznych fluorków. Wyniki te zostały potwierdzone przez specjalistów z Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ) i opublikowane w czasopismach „Scientific Reports” oraz „Chemical Engineering Journal Advances”.
Opracowane w ramach projektów CLEWATEC i Plasma4PFAS rozwiązania mają stać się częścią niemieckiej strategii „National Water Strategy”. Naukowcy planują połączenie obu technik, aby wykorzystać wysoką reaktywność plazmy oraz efektywność mechaniczną kawitacji. Celem jest osiągnięcie ponad 80% degradacji przy 50% mineralizacji fluoru. Taka efektywność pozwoliłaby na wdrożenie systemów typu „plug-and-play” w przemysłowych oczyszczalniach ścieków. Umożliwiłoby to skuteczne niszczenie toksyn u źródła, zanim trafią one do rzek takich jak Łaba, chroniąc ekosystemy przed substancjami podejrzewanymi o działanie kancerogenne i genotoksyczne. Jest to kluczowy krok w stronę spełnienia rygorystycznych norm UE i WHO, które ograniczają dopuszczalne stężenia PFAS w wodzie pitnej do poziomu zaledwie 4 ng/L.
Źródła: https://www.hzdr.de/presse/pfas, https://www.sciencedaily.com/releases/2026/07/260718010147.htm, https://phys.org/news/2026-07-methods-chemicals.html
