Er wordt gezegd dat een nieuwe, relatief zachte reinigingsmethode in één nacht 100 procent van bepaalde ‘forever chemicaliën’ uitroeit door een eenvoudige chemische oplossing en zichtbaar LED-licht te combineren. De resultaten, vorige maand gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie Internationale Editiewijzen ook op een doorbraak die fluoride-ionen efficiënt scheidt voor recycling, een sleutelcomponent voor de productie van schone energie en farmaceutische producten.
Samen met microplastics worden poly- en perfluoralkylstoffen (PFAS) tegenwoordig beschouwd als een van de meest urgente milieuverontreinigende stoffen. Deze “forever chemicaliën” staan bekend om hun lange levensduur en uitstekende hitte- en waterbestendigheid en zijn sinds de komst van Teflon in 1938 in alles aangetroffen, van kookgerei met antiaanbaklaag tot brandblusschuim en kleding (en niet te vergeten in het menselijk lichaam). Helaas blijkt uit steeds meer bewijsmateriaal dat PFAS, evenals hun microplastic neven, talloze gezondheidsproblemen veroorzaken, zoals hormoonontregeling en kanker. En zoals hun naam doet vermoeden, zullen deze ophopingen van ‘voor altijd chemicaliën’ generaties lang in afgelegen gebieden zoals Antarctica blijven bestaan als er niets aan wordt gedaan.
Recente ontwikkelingen bieden talloze manieren om afval-PFAS veilig te vernietigen, maar deze benaderingen zijn vaak duur, energie-intensief en ingewikkeld. Dit nieuwe systeem, ontwikkeld door een onderzoeksteam van de Japanse Ritsumeikan Universiteit, heeft echter slechts ‘milde omstandigheden’ van slechts 100 graden Fahrenheit nodig. Hoewel dit niet het meest comfortabele is voor mensen, is het veel kouder dan de gemiddelde 752 graden Fahrenheit die momenteel nodig is om de meeste PFAS af te breken.
Als Nieuwe Atlas legt uit dat het team eerst een oplossing creëert met behulp van halfgeleider nanokristallen van cadmiumsulfide (CdS), waarvan sommige zijn gemodificeerd met koper, samen met de verbinding triethanolamine (TEOA) en water. Het PFAS, in dit geval perfluoroctaansulfonaat (PFOS), wordt vervolgens door de oplossing gemengd en gedurende langere tijd blootgesteld aan LED-lampen met een golflengte van 405 nanometer om een fotokatalytische reactie op gang te brengen. Tijdens deze fase worden de nanokristallen opgewonden en trekken ze de PFOS-moleculen aan. Ondertussen zijn de elektronen ook opgewonden en verzamelen ze voldoende energie om chemisch met de moleculen te reageren, waarbij hun koolstof-fluorbindingen worden verbroken, zodat de fluorionen van de chemische stof voor altijd kunnen worden verwijderd.
[Related: ‘Forever chemicals’ detected in paper and plastic straws.]
Na slechts acht uur blootstelling aan zichtbaar LED-licht bereikten de onderzoekers 100 procent defluorering in hun PFOS-monsters. Het team verwijderde ook met succes 81 procent van de fluoride-ionen uit Nafion na 24 uur bestraling. Nafion, een fluorpolymeer, wordt vaak gebruikt als ionenuitwisselingsmembraan bij elektrolyse en batterijen.
“De voorgestelde methodologie is veelbelovend voor de efficiënte afbraak van verschillende perfluoralkylstoffen onder milde omstandigheden”, zei Yoichi Kobayashi, hoogleraar toegepaste chemie aan de Ritsumeikan Universiteit en hoofdauteur van de studie, in een begeleidende verklaring van 23 juli, eraan toevoegend dat hij verder geloofde optimalisatie zou binnenkort “significant” kunnen zijn [contribute] richting het opzetten van een duurzame samenleving voor fluoriderecycling.”