ПФАС объединяют более 10 тысяч химических соединений, которые используются в промышленности благодаря устойчивости к воде, жирам и высоким температурам. Их применяют в покрытиях, упаковке, текстиле, электронике и других областях. Однако та же химическая стабильность, которая делает их полезными, превращает их в серьезную экологическую проблему: попадая в сточные воды, они могут распространяться на большие расстояния.
Один из новых методов основан на гидродинамической кавитации. Исследователи пропускают загрязненную воду через специальное сужение, где образуются микроскопические пузырьки пара. Когда они затем резко схлопываются под воздействием давления, внутри возникают экстремальные условия — локальная температура может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия.
Эти процессы сопровождаются образованием высокореактивных гидроксильных радикалов, которые атакуют устойчивые молекулы ПФАС и разрывают их химические связи. В экспериментах ученые использовали перфтороктансульфонат (ПФОС) — одно из наиболее изученных и стойких соединений группы ПФАС. После обработки около 37% растворенных молекул ПФОС удалось разрушить, при этом связанный органический фтор частично переходил в безопасную форму — фторид-ионы.
Второй подход использует холодную атмосферную плазму. В отличие от многих химических методов очистки, он работает при обычных условиях и не требует добавления катализаторов или дополнительных реагентов. Плазма создается над поверхностью воды, а пузырьки газа помогают доставлять молекулы ПФАС к зоне реакции.
Этот метод оказался еще эффективнее: исследователям удалось практически полностью разрушить как длинноцепочечные, так и короткоцепочечные соединения ПФАС. Около 35% атомов фтора из состава этих веществ удалось высвободить в виде фторидных солей.
Однако у технологии есть ограничения. Плазменная обработка требует больше энергии, а также может приводить к образованию промежуточных продуктов, безопасность которых еще предстоит изучить. Поэтому ученые продолжают анализировать состав веществ, возникающих в процессе разрушения ПФАС.
Следующим этапом станет объединение двух технологий — плазмы и кавитации. Исследователи предполагают, что совместное действие высокореактивных частиц плазмы и эффектов от схлопывания пузырьков позволит создать более быструю и энергоэффективную систему очистки больших объемов воды.
Если технологию удастся масштабировать, она может стать одним из инструментов борьбы с загрязнением водоемов ПФАС — веществами, которые десятилетиями считались почти неразрушимыми.
