Немецкие учёные нашли два способа быстро разрушать «вечные химикаты» в воде

Немецкие исследователи показали два способа, которые ускоряют разрушение ПФАС — группы стойких синтетических соединений, известных как «вечные химикаты». В лабораторных тестах команда из центра HZDR добилась распада этих веществ в воде с помощью гидродинамической кавитации и холодной атмосферной плазмы.

ПФАС давно привлекли к себе внимание не только из-за того, что они накапливаются в воде и почвах. Их связывают и с рядом рисков для здоровья — от сбоев в работе иммунной системы до возможного роста онкологических заболеваний. Эти соединения используют в антипригарных покрытиях, огнестойких материалах, упаковке и текстиле, а в природе они распадаются очень медленно.

На фоне новых правил в Европе и США поиск рабочих методов очистки стал уже не просто темой для лабораторий. В 2024 году американское Агентство по охране окружающей среды впервые ввело жёсткие лимиты по ряду PFAS в питьевой воде, а в Евросоюзе сейчас обсуждают более широкий запрет на производство и использование таких веществ.

Как работают новые методы очистки ПФАС

Первая технология основана на гидродинамической кавитации. Загрязнённая вода проходит через сужение, там появляются микропузырьки, а при их схлопывании возникают локальные экстремальные температуры и химически активные частицы. Именно они ускоряют разрушение молекул PFAS, в том числе одного из самых устойчивых представителей группы — перфтороктансульфоната, или PFOS.

Во втором подходе используют холодную атмосферную плазму. Газ подают в воду, пузырьки выносят PFAS к поверхности, после чего соединения атакует плазма. По данным исследователей, этот метод работает быстрее кавитации и не требует ни катализаторов, ни дополнительных реагентов.

Ограничения есть у обоих вариантов. Кавитация пока даёт лишь частичное разрушение соединений, а плазменная обработка требует заметно больше энергии и может оставлять побочные продукты, которые ещё нужно отдельно разбирать.

В лабораторных тестах плазма перевела около 35% атомов фтора из PFAS в форму фторидных солей и почти полностью разрушила длинноцепочечные и короткоцепочечные соединения. Для кавитации команда ставит более жёсткую задачу: добиться разрушения свыше 80% PFAS и минерализации более 50% связанного фтора.

Сейчас исследователи переходят от пробирок к более практичным объёмам. Они увеличивают масштаб экспериментов с 50 мл до 5 л и планируют объединить оба метода в одной системе, где плазма даст высокую реакционную активность, а кавитация усилит распад загрязнителей.

На фоне уже существующих способов борьбы с PFAS — сорбентов на активированном угле, мембран и высокотемпературного сжигания — эта работа смотрится особенно интересно. У каждого из этих методов своя цена, а часть из них просто переносит загрязнение из одной среды в другую, не разрушая молекулы до конца. Если немецкой группе удастся довести технологию до промышленных объёмов, у водоканалов и предприятий появится ещё один вариант для очистки сточных вод.