Forscher der Rice University haben eine innovative Lösung für eine dringende Umweltherausforderung entwickelt: Entfernen und Zerstören von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAs), die allgemein als „Forever Chemicals“ bezeichnet werden.
Eine Studie unter der Leitung von James Tour, dem TT und dem WF Chao-Professor für Chemie und Professor für Materialwissenschaft und Nanoengineering sowie der Doktorandin Phelecia Scotland enthüllt eine Methode, die nicht nur PFAs aus Wassersystemen, sondern auch Abfall in ein hochwertiges Graphen umwandelt und einen kostengünstigen und nachhaltigen Ansatz zur Remediation der Umweltanleihen anbietet. Diese Forschung war veröffentlicht 31. März in Naturwasser.
PFAs sind synthetische Verbindungen in verschiedenen Konsumgütern, die für Hitze, Wasser und Ölbeständigkeit bewertet werden. Ihre chemische Stabilität hat sie jedoch in der Umwelt konstant gemacht, Wasserversorgung kontaminiert und erhebliche Gesundheitsrisiken darstellt, einschließlich Störungen von Krebs und Immunsystemen. Traditionelle Methoden der PFAS-Entsorgung sind kostspielig, energieintensiv und erzeugen häufig sekundäre Schadstoffe, was die Notwendigkeit innovativer Lösungen erzeugt, die effizienter und umweltfreundlicher sind.
„Unsere Methode zerstört nicht nur diese gefährlichen Chemikalien, sie verwandelt Abfall in etwas Wertvolles“, sagte Tour. „Indem wir den verbrauchten Kohlenstoff in Graphen aufbauen, haben wir einen Prozess erstellt, der nicht nur umweltfreundlich, sondern auch wirtschaftlich tragfähig ist, was dazu beiträgt, die Kosten der Sanierung auszugleichen.“
Der Prozess des Forschungsteams setzt Flash Joule Heating (FJH) ein, um diese Herausforderungen anzugehen. Durch die Kombination von körnigem Aktivkohlenstoff (GAC), das mit PFAs und Mineralisierungsmitteln wie Natrium- oder Calciumsalzen gesättigt war, wendeten die Forscher eine hohe Spannung an, um Temperaturen von mehr als 3.000 Grad Celsius in einer Sekunde zu erzeugen.
Die intensive Wärme bricht die starken Kohlenstoff-Fluor-Bindungen in PFAs ab und wandelt sie in träge, ungiftige Fluoridsalze um. Gleichzeitig wird der GAC in Graphen aufgebaut, ein wertvolles Material, das in Branchen verwendet wird, die von der Elektronik bis zum Bau reichen.
Die Forschungsergebnisse ergaben mehr als 96% Defluorinierungseffizienz und 99,98% ige Entfernen von Perfluoroctansäure (PFOA), einem der häufigsten PFAS -Schadstoffe. Analytische Tests bestätigten, dass die Reaktion nicht nachweisbare Mengen an schädlichen flüchtigen organischen Fluoriden erzeugte, ein gemeinsames Nebenprodukt anderer PFAS -Behandlungen. Die Methode beseitigt auch die sekundären Abfälle, die mit herkömmlichen Entsorgungsmethoden wie Verbrennung oder Verbrauchskohlenstoff zu Deponien verbunden sind.
„Dieser doppelte Ansatz ist ein Spielveränderer“, sagte Scotland. „Es verwandelt Abfall in eine Ressource und bietet gleichzeitig eine skalierbare, kostengünstige Lösung für ein dringendes Umweltproblem.“
Die Implikationen dieser Forschung gehen über die PFOA- und Perfluoroctan -Sulfonsäure hinaus, die beiden am meisten untersuchten PFAs; Es arbeitet sogar an den widersprüchlichsten PFAS -Typ, Teflon R. Die hohen Temperaturen, die während der FJH erreicht werden, legen nahe, dass diese Methode eine breite Palette von PFAS -Verbindungen abbauen könnte, was den Weg für breitere Wasserbehandlungs- und Abfallentsorgungsanwendungen ebnet. Der FJH-Prozess kann auch auf andere wertvolle Materialien auf Kohlenstoff-Nanoröhren und Nanodiamonds zugeschnitten werden, wodurch seine Vielseitigkeit und wirtschaftliche Anziehungskraft weiter verbessert werden.
„Mit dem Versprechen von Null -Nettokosten, Skalierbarkeit und Umweltvorteilen ist unsere Methode einen Schritt nach vorne im Kampf gegen Forever Chemicals“, sagte Schottland. „Da die Bedenken hinsichtlich der Verunreinigung von PFAs weiter wachsen, bietet dieser Durchbruch Hoffnung auf die Sicherung der Wasserqualität und den Schutz der öffentlichen Gesundheit weltweit.“
Weitere Informationen:
Phelecia Scotland et al., Mineralisierung von erbeuteten Perfluoroctansäure und Perfluoroctan -Sulfonsäure zu null Nettokosten unter Verwendung von Flash -Joule -Erhitzen, Naturwasser (2025). Doi: 10.1038/s44221-025-00404-z