Японские исследователи разработали новый быстрый метод переработки опасных «вечных химикатов», работающий при комнатной температуре. Инновационная техника позволяет преобразовать 100% веществ группы ПФАС (перфторалкильные и полифторалкильные соединения), сохраняя некоторые полезные компоненты для повторного использования.
Так называемые «forever chemicals» ПФАС – это широкий класс соединений, отличающихся невероятной стабильностью и стойкостью к воздействию воды и тепла. Во многом эти свойства обусловлены наличием сильных углеродно-фтористых связей. Эти соединения имеют огромное значение в экономике и используются для производства большого ассортимента изделий от посуды с антипригарным покрытием до водоотталкивающей одежды и пены для тушения пожаров. Однако наличие сильных химических связей одновременно является и существенным недостатком ПФАС, ведь их очень сложно разрушить для переработки и повторного использования. Как следствие, они становятся массовым и опасным загрязнителем окружающей среды, сохраняясь в природе на долгие годы – отсюда и происходит их народное название «forever chemicals» или «вечные химикаты». Более того, многочисленные исследования показывают, что подобные соединения способны накапливаться даже внутри человеческого организма. Их связывают с повышением риска развития диабета, онкологических заболеваний, нарушений функции иммунитета, проблем фертильности и пр.
Учёные из Университета Рицумэйкан в Японии разработали новый способ переработки ПФАС с применением полупроводниковых нанокристаллов сульфида кадмия с медным покрытием. Это активные компоненты специального раствора, в состав которого также входит вода и триэтаноламин. Если поместить «вечные химикаты» в данный раствор и подвергнуть его излучению LED с длиной волны 405 нм, то их молекулы начинают прилипать к возбуждённым нанокристаллам, тем самым усиливая их возбуждение и генерируя новые электроны. Эта активность позволяет удалить ионы фтора из молекул ПФАС, разрушая устойчивые углеродно-фтористые связи.
В рамках лабораторных тестов учёным удалось добиться 100% разрушения связей одного из веществ группы «вечных химикатов» – перфтороктансульфоната – примерно за 8 часов. Другое вещество этой группы нафион (торговая марка сульфированного фторполимера-сополимера на основе тетрафторэтилена) за 24 часа разрушилось на 81%. Достичь столь многообещающих результатов исследователям удалось при температуре 38 °C, что гораздо меньше 400 °C, требуемых для протекания реакций с применением традиционных методик переработки. К тому же данная техника позволила получить ионы фтора, которые можно использовать в различных промышленных целях. Стоит отметить, что методика японских исследователей похожа на многие другие техники, предусматривающие использование катализатора для разрушения связей в молекулах ПФАС. Однако, как правило, большинство из них предполагают применение гораздо более высоких температур и ультрафиолетового излучения.