Uklanjanje PFOS i PFOA kemikalija iz podzemnih voda
Američko ratno zrakoplovstvo testira mogućnost razgradnje i uništavanja PFOS i PFOA kemikalija u vodama
Američki istraživači završili su dvotjednu terensku demonstraciju korištenja inovativne plazma tehnologije za uništavanje i razgradnju perfluorooktan sulfonata (PFOS) i perfluorooktanske kiseline (PFOA) u podzemnim vodama.
Ovo je bila prva terenska demonstracija pojačanog kontaktnog plazma reaktora (engl. Enhanced Contact Plasma Reactor), provedena pod ugovorom s vladinom agencijom Air Force Civil Engineer Center (AFCEC), a primarni izvođač bilo je Sveučilište Clarkson u partnerstvu s tvrtkom GSI Environmental.
Naime, američko ratno zrakoplovstvo pokušava pronaći potencijalno ekonomična i održiva ekološka rješenja za pročišćavanje podzemnih voda koje sadrže PFOS i PFOA kemikalije. Istraživački projekt dodijeljen je Clarksonu i GSI-ju kako bi se demonstrirala učinkovitost plazma reaktora za obradu voda koje sadrže PFOS i PFOA kemikalije, a za terensku demonstraciju izabrana je zračna luka Wright-Patterson AFB.
PFOS i PFOA kemikalije sintetske su kemijske tvari koje se već desetljećima mogu pronaći u brojnim industrijskim i potrošačkim proizvodima poput neprijanjajućeg posuđa, tkanina otpornih na mrlje te u tepisima i ambalaži za hranu. Obje vrste kemikalija vrlo su otporne u okolišu i ljudskom tijelu, što znači da se s vremenom ne razgrađuju. Prema Američkoj agenciji za zaštitu okoliša (U.S. Environmental Protection Agency - EPA), postoje dokazi kako izlaganje PFOS i PFOA kemikalijama može dovesti do ozbiljnih posljedica za ljudsko zdravlje.
Ove su kemikalije također dio veće grupe sintetskih kemijskih tvari koje se zajednički nazivaju per i polifluoroalkilne tvari (PFAS). Upravo su te kemikalije ono što je u centru istraživanja Clarkson-GSI tima. Iako se akronimi ponekad pogrešno upotrebljavaju i zamjenjuju, PFOS i PFOA kemikalije najviše su istraženi spojevi PFAS grupe kemikalija. PFOS i PFOA kemikalije ulazile su u sastav pjene za gašenje požara u ratnom zrakoplovstvu te su se 1970-ih godina počele široko primijenjivati za gašenje požara nafte i naftnih derivata. Od tada je ratno zrakoplovstvo SAD-a tu vrstu pjene za gašenje požara prestalo koristiti.
Voda koja je korištena za demonstraciju uzimala se iz dva kontrolna bunara u zračnoj luci Wright-Patterson.
„Pokušavamo ukloniti ili razgraditi PFAS kemikalije koje se nalaze u podzemnoj vodi koristeći se plazmom s električnim pražnjenjima“, objasnila je glavna istraživačica dr. Selma Mededovic sa Sveučilišta Clarkson.
Plazma reaktor je zatvoreni sustav koji koristi vodu, električnu energiju te plin argon kako bi razgradio PFOS i PFOA kemikalije za samo nekoliko minuta.
„Plin argon koncentrira PFAS kemikalije na međupovršini plin-kapljevina na kojoj nastaje plazma te se na taj način uklanjaju PFAS kemikalije“, navodi Mededovic.
Kemijski gledano, plazma reducira lanac molekula PFAS kemikalija u manje tvari i elemente tijekom nekoliko ciklusa, a tijekom procesa nije potrebno dodavati dodatne kemikalije ili aditive.
„Ovo je jedina tehnologija demonstrirana na ovoj skali kojom se zapravo uništavaju molekule PFAS kemikalija, umjesto da se samo uklone iz vode“, rekao je dr. Thomas Holsen sa Sveučilišta Clarkson. „U svim drugim demonstracijama koje poznajemo, PFAS kemikalije uklanjaju se iz vode filtracijom te na taj način nastaje otpad koji ih i dalje sadrži. Našom se metodom te kemikalije zapravo uništavaju.“
- Pojačani kontaktni plazma reaktor (engl. Enhanced Contact Plasma Reactor) / Foto: Clarkson University
Tijekom dva tjedna demonstracija, obrađene su stotine litara podzemne vode, a istraživači su imali dovoljno vremena za testiranje različitog trajanja procesa i različitih protoka kako bi se poboljšala učinkovitost njihovog mobilnog laboratorija za sanaciju okoliša.
„Konačni cilj projekta bio je prijenos tehnologije iz laboratorija na teren i optimizacija radnih uvjeta mobilnog sustava“, rekao je Stephen Richardson, istraživač iz tvrtke GSI Environmental, Inc.
Prema istraživačima, sljedeća faza ovog projekta bit će detaljna analiza obrađene vode te procjena daljnjeg povećanja dizajna njihovog plazma reaktora.
Voda za piće u zračnoj luci Wright Patterson redovito se ispituje i sadrži koncentracije PFOS/PFOA kemikalija znatno ispod razine koju nalaže EPA. U toj se zračnoj luci također nalazi dio postrojenja za obradu voda u kojem se od lipnja 2017. godine koristi granulirani aktivni ugljen te je od tada filtrirano više od 850 milijardi litara (225 milijuna galona) vode za piće.
Istraživački rad ratnog zrakoplovstva i mjere za smanjenje koncentracija vode se aktom Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability Act (CERCLA), primjenjivim državnim zakonima i EPA-inom granicom za doživotni unos tih kemikalija koji iznosi 70 ppt.
„PFOS/PFAS kemikalije nacionalni su problem i istraživanje poput ovog moglo bi donijeti otkrića koja su potrebna da bi se riješio problem potencijalne kontaminacije“, rekao je Mark Correll, zamjenik pomoćnog tajnika američkog ratnog zrakoplovstva za postrojenja, energetiku i okoliš.
Sveučilište Clarkson jedno je od vodećih u tehnološkoj edukaciji i održivom ekonomskom razvoju kroz učenje, školovanje, istraživanje i inovaciju. Clarkson-GSI okolišni plazma reaktor omogućio je Air Force Civil Engineer Center (AFCEC) koji nastavlja aktivnosti na pronalaženju i financiranju održivih ekoloških rješenja za pročišćavanje podzemnih voda koje sadrže PFOS i PFOA kemikalije.
Žarko Šaravanja / Ekovjesnik