En nyudviklet gel kan trække evighedskemikalierne PFAS ud af vand. Forskere vil gerne forstå det principielle fænomen for at gøre det let og billigt for industrien at komme af med PFAS, så det ikke ender i naturen eller i sidste ende i mennesker.
De findes i din stegepande, i regnvand og i din krop. PFAS – en forkortelse for per- og polyfluoralkylstoffer – er kemikalier, der næsten ikke nedbrydes og som i dag ophobes i både natur, dyr og mennesker. Derfor kaldes de også evighedskemikalier og udgør en trussel mod sundheden.
PFAS har været brugt i alt fra teflonpander til brandslukningsskum. Først mange år senere blev det klart, at stofferne er sundhedsskadelige og næsten umulige at nedbryde i naturen.
Store mængder PFAS fra industrien ender stadig i naturen – blandt andet i vores søer, grundvand og drikkevand – og det truer både miljø og sundhed, men nu har forskere udviklet en gel, der kan optage hele 96 pct. af det skadelige kemikalie fra vand, inden det forlader bygningen.
Den nye gel kan blive nøglen til at bremse PFAS-forurening, før kemikalierne når ud i drikkevand, natur og mennesker.
Forskningen er offentliggjort i Advanced Material Interfaces.
“Gelen kan placeres i rør og tanke på fabrikker og opsamle PFAS, før spildevandet når ud i naturen. Det kan føre til både renere vand og mindre kemisk forurening,” fortæller en af forskerne bag studiet, Dr. Giuseppe Di Palma fra National Centre for Nano Fabrication and Characterization (DTU Nanolab) ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU).
Billig gel kan løse stort miljøproblem
Over hele verden arbejdes der intensivt på at bekæmpe PFAS-forurening. I dette studie har forskere udviklet en ny gel, der kan fjerne PFAS direkte fra vand – for eksempel fra industrielt spildevand.
I det omtalte studie har forskerne udviklet en helt særlig gel, der kan indfange PFAS direkte fra vand, for eksempel industrielt spildevand.
Gelen er lavet af et materiale kaldet UiO-66, som består af bittesmå krystallinske partikler med porer, der binder PFAS. I gel-form er materialet lettere at håndtere og langt mere egnet til vandrensning end det traditionelle pulver.
Pulver er vanskeligt at bruge i rør og tanke, fordi vand har svært ved at strømme igennem det. Det kan klumpe sammen, bundfælde sig eller blokere vandgennemstrømningen, hvilket gør det upraktisk. Gel derimod lader vand passere – og giver PFAS tid til at binde sig til materialet. Det er derfor, forskerne har udviklet en gel-version af UiO-66.
Gelen bevarer sin tredimensionelle og porøse struktur – selv efter brug – og nedbrydes ikke af kontakt med PFAS. Det gør den velegnet til gentagen brug, for eksempel inde i et vandrør.
Når vandet strømmer igennem, binder PFAS-molekylerne sig kemisk til gelens indre overflader – de hæfter sig til bestemte områder i gelen – mens det rene vand passerer igennem.
“Tanken er den, at man kan lade spildevand løbe gennem gelen, og at gelen så indfanger PFAS, mens vandet flyder gennem strukturen. PFAS-stoffer bruges blandt andet i industriprodukter og findes ofte i forurenet grundvand, men strukturen i gelen kan justeres til også at kunne indfange andre typer af PFAS,” forklarer en anden af forskerne bag studiet, professor Joerg R. Jinschek.
Fjerner op til 96 procent PFAS i vandet
For at teste gelens potentiale undersøgte forskerne, hvor effektivt UiO-66 kan fjerne PFOA (perfluoroktansyre) – et særligt problematisk og langtidsholdbart kemikalie i PFAS-gruppen, som blandt andet har været brugt i slip-let-pander og brandslukningsskum på grund af dets modstandsdygtighed over for vand, olie og varme.
Eksperimenterne viste, at gelen fjernede op til 96 % af PFOA. Resultaterne blev målt med en følsom metode kaldet Fluor-19-NMR-spektroskopi, der nøjagtigt kan bestemme, hvor meget fluorholdigt stof (dvs. PFOA) der er tilbage i vandet efter filtrering.
Giuseppe Di Palma - hovedforfatter på studiet - at teknologien har potentiale til at bringe PFAS-niveauerne under de grænser, som myndighederne har sat for, hvad der er sikkert i drikkevand.
I forsøgene brugte forskerne kun få gram gel – og alligevel fjernede den næsten alt PFAS fra vandet. Gelen kan produceres for under 140 kroner pr. kilo og kan opsuge cirka 30 milligram PFAS for hvert gram gel – en god start, som forskerne nu arbejder på at forbedre. Forskerne forsøger nu at øge kapaciteten ved at justere materialets struktur og porer.
“Det viser, at gelen er både effektiv og billig – og kan blive et vigtigt redskab mod PFAS i spildevand,” siger Giuseppe Di Palma. Forskerne undersøger nu også, hvor selektiv gelen er over for andre typer PFAS.
Forskere vil nu sende gelen på markedet
Baseret på de positive resultater er forskerne interesserede i at søge yderligere støtte til at etablere et start-up-firma med det formål at kommercialisere deres opfindelse.
Forskerne har testet gelen som membran ved at smøre den på filterpapir. Den fjernede over 95 procent PFOA i tre omgange – kun ved hjælp af tyngdekraft, uden tryk. Det viser, at metoden er både enkel og skalerbar, hvor den fanger PFAS, før spildevandet sendes videre. Målet er at mindske forurening og beskytte både miljø og sundhed.
Her er det tanken, at gelen kan opsamle PFAS direkte fra de vandrør, der leder spildevand væk fra for eksempel fabrikker.
Inden forskerne kommer så langt, vil de dog først gerne undersøge flere aspekter af deres opfindelse, blandt andet hvor mange gange den samme gel kan benyttes, før den mister sin effektivitet.
“Derudover vil vi også gerne have en bedre forståelse af, hvorfor gelen virker så godt, som den gør. Gelen virker effektivt, men vi ved nu, at PFOA binder sig kemisk til zirconium i gelen – men vi arbejder på at forstå præcis, hvordan bindingen sker – helt ned på enkeltmolekyle-niveau – for at kunne gøre gelen endnu mere effektiv. Det er det puslespil, vi forsøger at løse nu,” slutter gruppeleder Joerg R. Jinschek.
