Kanser riskiyle ilişkilendirilen PFAS için yeni arıtma yöntemi geliştirildi

Almanya'da faaliyet gösteren Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) ve Helmholtz Çevre Araştırmaları Merkezi (UFZ) araştırmacıları, doğada uzun süre çözünmeden kalabilen ve "sonsuz kimyasallar" olarak tanımlanan PFAS maddelerini etkili şekilde parçalamak için iki yenilikçi yöntem geliştirdi. 2022 yılında başlatılan bu çalışmalar, kimyasal olarak son derece dirençli olan PFAS'ın su kaynaklarından uzaklaştırılması konusunda önemli bir dönüm noktası sundu. Su kütlelerinde yaygın olarak tespit edilen ve insan sağlığı üzerinde potansiyel tehlike oluşturan bu kimyasallar, özellikle Elbe Nehri'nde yüksek konsantrasyonlarda görülüyor. Geliştirilen hidrodinamik kavitasyon ve gaz dağılımı ile birleştirilen soğuk atmosferik plazma yöntemleri, PFAS'ın parçalanmasında umut verici sonuçlar ortaya koydu.

HZDR ekibi: PFAS için hidrodinamik kavitasyonla çığır açan başarı

HZDR'den Dr. Ysabel Huaccallo-Aguilar liderliğindeki araştırma ekibi, PFAS'ı parçalamak için hidrodinamik kavitasyon yöntemini uyguladı. Bu yöntemde, PFAS içeren suyun dar bir alandan geçirilmesiyle oluşan küçük buhar kabarcıkları, suyun içindeki PFAS moleküllerini yüzeylerine çekiyor. Kabarcıklar, ortam basıncının artmasıyla patladığında, PFAS molekülleri yerel olarak birkaç bin dereceye kadar yükselen sıcaklığa maruz kalıyor. Bu aşırı sıcaklık, PFAS'ın karakteristik karbon-flor bağlarını kırarak parçalanmasını sağlıyor. Ayrıca, kavitasyon sırasında oluşan hidroksil radikalleri, PFAS'ın parçalanmasını daha da hızlandırıyor. Araştırmacılar, özellikle perflorooktan sülfon (PFOS) üzerinde yoğunlaşarak, laboratuvar ortamında çözeltideki PFOS moleküllerinin yaklaşık %37'sini parçalamayı başardı. Süreç ilerledikçe, çözeltideki florür konsantrasyonunda belirgin bir artış gözlendi. Hedeflenen ise, bozunma oranını %80'in üzerine çıkarmak ve PFAS'a özgü karbon-flor bağlarının büyük kısmını parçalayarak çevreye zararını en aza indirmek. Takip eden deneylerde, bu oranın daha da yükseltilmesi için çalışmalar sürüyor.

Soğuk atmosferik plazma ile PFAS'a hızlı ve etkili müdahale

Bir diğer yenilikçi yaklaşım ise Dr. Amit Kumar'ın öncülüğünde geliştirilen soğuk atmosferik plazma yöntemi oldu. Bu teknikte, PFAS ile kirlenmiş suya gaz eklenerek suyun yüzeyinde plazma oluşturuluyor. Plazma, son derece reaktif kimyasal türler üreterek PFAS'ın kısa sürede parçalanmasına olanak tanıyor. Gaz kabarcıkları, PFAS moleküllerini yüzeylerine çekerek plazma ile temasını sağlıyor ve bu sayede hem kısa hem de uzun zincirli PFAS'lar neredeyse tamamen parçalanabiliyor. Yöntemin en büyük avantajı, ortam koşullarında çalışabilmesi ve ek kimyasal ya da katalizöre ihtiyaç duymaması. Ancak, birim hacim başına yüksek enerji tüketimi ve oluşan yeni ara ürünlerin sağlık açısından risk taşıyıp taşımadığının henüz tam olarak belirlenememesi, bu yöntemin geniş ölçekli uygulamaları öncesinde çözülmesi gereken başlıca sorunlar arasında yer alıyor. Araştırmacılar, süreç sonunda PFAS'ta bağlı olan flor atomlarının yaklaşık %35'inin florür tuzları olarak serbest kaldığını belirledi. Ayrıca, reaksiyon sırasında ortaya çıkan gaz halindeki bileşiklerin ayrıntılı incelenmesi için ek testler yürütülüyor.

Plazma ve kavitasyonun birleşimiyle PFAS gideriminde yeni bir dönem başlıyor

HZDR ve UFZ ekipleri, PFAS gideriminde daha yüksek verim elde etmek amacıyla plazma ve kavitasyon yöntemlerini birleştirmeyi hedefliyor. Laboratuvar ölçeğinden daha büyük hacimlerde, birden fazla elektrot ve teknik gaz enjektörü kullanarak reaksiyon hacmini 50 mililitreden 5 litreye kadar çıkardılar. Bu ölçek büyütme denemeleri, yöntemlerin sanayiye uygulanabilirliğini test etmek açısından büyük önem taşıyor. Araştırmacılar, plazmadaki yüksek reaktif türlerin kavitasyonun etkileriyle birleşmesi halinde, PFAS'ın su kaynaklarından çok daha hızlı ve etkili bir şekilde uzaklaştırılabileceğini düşünüyor. Eğer bu iki yöntemin avantajları tek bir sistemde toplanabilirse, PFAS kirliliğiyle mücadelede devrim niteliğinde bir teknoloji ortaya çıkabilir. Bu gelişmeler, Almanya'nın içme suyu teminini güvence altına alma ve su kütlelerini koruma hedefleriyle de doğrudan örtüşüyor. Ulusal Su Stratejisi çerçevesinde yürütülen bu çalışmalar, PFAS'ın çevresel ve sağlık risklerini azaltmada yeni bir umut kaynağı olarak öne çıkıyor.