Nowe badania wykazały, że technologia ultradźwiękowa może okazać się kluczem do skutecznego oczyszczania substancji per- i polifluoroalkilowych (PFAS), powszechnie znanych jako „wieczne chemikalia”, oraz oczyszczania zanieczyszczonych wód gruntowych. PFAS, które opracowano prawie sto lat temu i stosowano w różnych produktach, powiązano z poważnymi problemami zdrowotnymi, takimi jak rak i wady wrodzone. Jednak ich silne wiązania chemiczne sprawiają, że niezwykle trudno je usunąć ze środowiska.

Naukowcy z Ohio State University badali potencjał degradacji ultradźwiękowej – procesu, w którym fale dźwiękowe rozkładają substancje poprzez rozkład ich cząsteczek – w celu zwalczania różnych typów i stężeń PFAS. W swoich eksperymentach skupili się na mieszaninach laboratoryjnych zawierających trzy różne związki sulfonianów fluorotelomeru, które powszechnie występują w piankach gaśniczych. Wyniki wykazały, że małe związki ulegają degradacji znacznie szybciej niż większe, co jest sprzeczne z wieloma innymi metodami oczyszczania PFAS.

„Ta technologia pokazała, że ​​nawet złożone, małe połączenia można wydajnie przetwarzać” – wyjaśniła Linda Weavers, współautorka badania i profesor inżynierii lądowej, środowiskowej i geodezyjnej na Ohio State University. „To właśnie sprawia, że ​​ta technologia jest potencjalnie bardzo cenna”.

Wyniki badania opublikowane w Journal of Physical Chemistry A uzupełniają ograniczony zbiór badań oceniających zastosowanie ultradźwięków do usuwania toksyczne chemikalia PFAS. Badanie to opiera się na wcześniejszych badaniach Weaversa, które wykazały, że ultradźwięki mogą również rozkładać farmaceutyki znajdujące się w wodzie miejskiej i ściekach.

W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, które opierają się na reakcji PFAS z utleniającymi substancjami chemicznymi, ultradźwięki działają poprzez emisję fal dźwiękowych o niskiej częstotliwości. Fale te, ściskając i rozbijając roztwór, tworzą kieszenie pary zwane pęcherzykami kawitacyjnymi. Kiedy te pęcherzyki zapadają się, uwalniają energię i nagrzewają się, powodując rozkład szkodliwych substancji.

„Związki PFA są wyjątkowe, ponieważ wiele technologii zakłócających, które stosujemy w inżynierii środowiska w przypadku innych trudnych do usunięcia związków, nie sprawdza się w ich przypadku” – wyjaśnia Weavers. „Dlatego naprawdę musimy opracować szereg technologii, aby dowiedzieć się, które z nich mogą być przydatne w różnych zastosowaniach”.

Potencjał technologii ultradźwiękowej w rozwiązywaniu problemów związanych z zanieczyszczeniem PFAS jest obiecujący. Dalsze badania i rozwój w tej dziedzinie mogą doprowadzić do opracowania bardziej wydajnych i skutecznych metod usuwania tych szkodliwych substancji chemicznych ze środowiska, zapewniając zdrowie ludzi i planety.