Ako zlikvidovať tzv. večné chemikálie

„Večné chemikálie“ je skupina chemických látok, schopných pretrvať vo vode, pôde, ovzduší. Sú vždy prítomné v našom každodennom živote, nájdeme ich napríklad v obaloch potravín, či v čistiacich prostriedkov pre domácnosti. Keďže sa tieto chemikálie nerozkladajú, končia v našej vode a v potravinách, a navyše zdravotné následky, ako je rakovina alebo znížená plodnosť.

Ide o organické látky, známe pod anglickými skratkami PFOA a PFSO, čo v slovenčine znamená kyselina perfluóroktánová a rôzne soli kyseliny perfluóroktánsulfónovej.  Zainteresovaný čitateľ si ľahko nájde ich štruktúry na internete.

Výskumníci z Univerzity vo Washingtone (UW) našli nový spôsob na zničenie týchto “večných” chemikálii. Vytvorili reaktor, ktorý ich dokáže úplne rozložiť  pomocou tzv. „superkritickej vody“, ktorá vzniká pri vysokej teplote a tlaku.  

Svoje zistenia publikovali vo vedecekom časopise Chemical Engineering Journal. 

Reportéri z UW hovorili  o objave s autorom Igorom Novosselovom,  docentom strojárstva na UW.

Reaktor zohrieva vodu pod zvýšeným tlakom. Zvýšením tlaku sa zvýši teplota varu vody. A v istom bode stláčania vody a zvýšenej teploty, zvanom kritický bod, skupenstvo neprejde z kvapalného na plynné, ale sa dostane do tzv. superkritickej fázy. Odtiaľ pochádza názov superkritická voda. Nie je to ani kvapalina, ani plyn, je to niečo ako plazma, kde sa molekuly stávajú ionizovanými časticami. Ide o chemicky veľmi agresívne prostredie, kde organické molekuly nedokážu prežiť.

Organické látky ako PFOA a PFOS, ktoré prežijú v bežnej vode, sa v superkritickej vode veľmi rýchlo rozložia za vzniku neškodných produktov ako oxid uhličitý, voda a fluoridové soli.  Tieto sa často pridávajú do pitnej vody i zubnej pasty.

Podľa Novosselova reaktor pôvodne navrhovali na rozkladanie bojových otravných látok, ktoré je tiež náročné zlikvidovať. Po päťročnom inžinierskom úsilí vyvinuli z kvalitnej ocele produkt , kde vo vnútri hrubej rúrky je možné meniť teplotu. Vo vrchnej časti reaktora sa vstrekuje palivo, vzduch a chemikálie na zničenie do superkritickej vody vo vnútri. Palivo poskytuje potrebné teplo, aby zmes zostala nadkritická a aby sa chemikálie rýchlo miešali s agresívnym médiom. Celkový reakčný čas je kratší ako minúta. Na dne reaktora sa výsledná zmes ochladí, čím sa získa kvapalina ale aj plyn, ktoré je možné ďalej analyzovať. Pre praktické použitie reaktora je dôležité, aby výsledné produkty boli ekologicky nezávadné, bez akýchkoľvek škodlivých medziproduktov z rozkladu polyfluórovaných uhľovodíkov.

Bádatelia v Novosselovom tíme zistili, že PFOA mizne pri miernych superkritických podmienkach (okolo 400 oC), kým na zničenie PFOS bolo treba až dosiahnuť teplotu až 610 oC. Autori ďalej skúmajú, ako ich  metódou zlikvidovať ďalšie škodlivé chemikálie a ako túto technológiu implementovať do chemických závodov, kde treba likvidovať chemický odpad. 

ZDROJ: https://phys.org/news/2022-09-reactor-chemicals.html a https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139063

FOTO: Dva reaktory pred zložením. Autor: Igor Novosselov/UW