Исследователи разработали фотокатализатор на основе углерода, который использует солнечный свет для расщепления стойких ПФАС-веществ.
Исследователи разработали катализатор, работающий на солнечной энергии, который способен расщеплять так называемые «вечные химикаты» на менее вредные побочные продукты, предлагая потенциально новый способ решения одной из самых распространенных проблем загрязнения окружающей среды в мире.
Международная группа исследователей под руководством Университета Бата разработала фотокатализатор на основе углерода, предназначенный для борьбы с полифторалкильными веществами (ПФАС).
Эти химические вещества широко используются в посуде с антипригарным покрытием, водонепроницаемых тканях, косметике и многих других потребительских и промышленных товарах.
Благодаря своей исключительной химической стабильности они полезны в производстве, а также практически не поддаются разрушению в окружающей среде.
ПФАС не разлагаются естественным путем. Вместо этого они накапливаются в водных системах, почве, пищевой цепи и организме человека.
Хотя полные долгосрочные последствия для здоровья остаются неясными, некоторые исследования связывают определенные ПФАС с повышенным риском развития рака и другими проблемами со здоровьем.
Новая система сочетает нитрид углерода с жестким микропористым полимером, известным как PIM-1. Полимер помогает улавливать молекулы ПФАС вблизи поверхности катализатора, где энергия света приводит к их расщеплению.
Химический распад, вызванный солнечным светом
При воздействии света фотокатализатор расщепляет ПФАС на диоксид углерода и фторид. Фторид обычно содержится в зубной пасте и гораздо менее устойчив, чем ПФАС.
В состав исследовательской группы вошли ученые из Университета Сан-Паулу в Бразилии, Эдинбургского университета в Шотландии и Университета Суонси в Уэльсе.
Катализатор разработан для эффективной работы при нейтральном pH, характерном для природных водных систем.
Доктор Фернанда К. ОЛ. Мартинс, первый автор статьи, работала над проектом во время шестимесячной стажировки в Университете Бата в рамках своей докторской диссертации в Университете Сан-Паулу.
Она сказала: «ПФАС используются во многих различных продуктах, от водонепроницаемой одежды до губной помады, но со временем они накапливаются в организме и окружающей среде, оказывая токсическое воздействие».
«В нашем проекте мы объединили простой в изготовлении катализатор на основе углерода с полимером под названием PIM-1, чтобы повысить эффективность разложения ПФАС, особенно при нейтральном pH, который естественным образом наблюдается в окружающей среде».
Использование солнечного света вместо высоких температур или агрессивных химикатов может сделать этот подход более энергоэффективным при масштабировании. На данный момент технология находится на стадии прототипа.
Разработка портативных датчиков ПФАС
Помимо расщепления ПФАС, команда считает, что тот же химический процесс может помочь в их обнаружении. Поскольку в процессе разложения выделяется фторид, систему можно адаптировать в датчик, измеряющий уровень фторида как сигнал о наличии ПФАС.
Проект возглавил профессор Франк Маркен с химического факультета и Института устойчивого развития и изменения климата Университета Бата.
Он сказал: «В настоящее время обнаружить ПФАС очень сложно, для этого требуется дорогостоящее оборудование в специализированной лаборатории».
«Мы надеемся, что в будущем наша технология сможет быть использована в простом портативном датчике, который можно применять вне лаборатории, например, для обнаружения мест с повышенным содержанием ПФАС в окружающей среде».
В настоящее время исследователи ищут промышленных партнеров для масштабирования и оптимизации катализатора для практического применения. В случае успеха эта технология может предложить как инструмент для очистки окружающей среды, так и недорогую систему мониторинга для сообществ, столкнувшихся с загрязнением ПФАС.
Результаты исследования были опубликованы в журнале RSC Advances.
Sourse: interestingengineering.com
