Novo istraživanje sugeriše da ultrazvuk može imati potencijal u tretiranju grupe štetnih hemikalija poznatih kao PFAS da ih eliminiše iz kontaminiranih podzemnih voda.
Izmišljene pre skoro jednog veka, per- i poli-fluoroalkil supstance, poznate i kao „zauvek hemikalije“, nekada su se široko koristile za kreiranje proizvoda kao što su posuđe, vodootporna odeća i predmeti za ličnu negu. Danas naučnici shvataju da izloženost PFAS-u može izazvati niz zdravstvenih problema kao što su urođene mane i rak. Ali pošto se veze unutar ovih hemikalija ne raspadaju lako, poznato je da ih je teško ukloniti iz okoline.
Takve poteškoće navele su istraživače na Državnom univerzitetu u Ohaju da prouče kako ultrazvučna degradacija, proces koji koristi zvuk za razgradnju supstanci cepanjem molekula koji ih čine, može delovati protiv različitih tipova i koncentracija ovih hemikalija.
Sprovođenjem eksperimenata na laboratorijskim mešavinama koje sadrže tri različite veličine jedinjenja fluorotelomer sulfonata — PFAS jedinjenja koja se obično nalaze u peni za gašenje požara — njihovi rezultati su pokazali da se u periodu od tri sata manja jedinjenja razgrađuju mnogo brže od većih. Ovo je u suprotnosti sa mnogim drugim metodama tretmana PFAS u kojima je manje PFAS zapravo teže tretirati.
„Pokazali smo da se izazovna manja jedinjenja mogu tretirati i efikasnije od većih jedinjenja“, rekla je koautorka studije Linda Vivers, profesorka građevinskog, ekološkog i geodetskog inženjerstva na Državnom univerzitetu u Ohaju. „To je ono što ovu tehnologiju čini potencijalno zaista vrednom.“
Jedna od samo nekoliko studija koje su istraživale kako se ultrazvuk može koristiti da se naše okruženje oslobodi toksičnih PFAS hemikalija, ovaj rad je produžetak prethodnog istraživanja Veavers-a koje je utvrdilo da ista tehnologija takođe može degradirati farmaceutske proizvode u opštinskim česmama i otpadnim vodama.
„PFAS jedinjenja su jedinstvena jer mnoge tehnologije uništavanja koje koristimo u inženjeringu životne sredine za druga jedinjenja koja se teško uklanjaju ne rade za njih“, rekao je Vivers. „Dakle, zaista moramo da razvijamo niz tehnologija da bismo shvatili koje bi mogle biti korisne u različitim aplikacijama.
Za razliku od drugih tradicionalnih metoda uništavanja koje pokušavaju da razbiju PFAS tako što ih reaguju sa oksidirajućim hemikalijama, ultrazvuk radi na prečišćavanju ovih supstanci emitujući zvuk na frekvenciji mnogo nižoj od one koja se obično koristi za medicinsko snimanje, rekao je Vivers. Ultrazvučni talas pritiska niskog tona sabija i razdvaja rastvor, što onda stvara džepove pare zvane kavitacioni mehurići.
„Kako se mehurići kolabiraju, dobijaju toliko zamaha i energije da se komprimuju i preterano sabijaju, zagrevajući mehur“, rekao je Vivers.
Slično kao u moćnim komorama za sagorevanje, temperature unutar ovih sićušnih mehurića mogu dostići i do 10.000 Kelvina, a ta toplota razbija stabilne veze ugljenik-fluor od kojih su napravljene PFAS i čini nusproizvode u suštini bezopasnim. Nažalost, ovaj metod degradacije može biti skup i izuzetno energetski intenzivan, ali sa nekoliko drugih opcija, to bi moglo biti nešto u šta bi javnost trebalo da razmisli o ulaganju kako bi zaštitila podzemne vode za piće i druge svrhe, rekao je Vivers.
Dok proizvodna industrija počinje da se udaljava od korišćenja PFAS-a, regulatorne agencije rade na podizanju svesti javnosti o tome kako da ih izbegnu. Ranije ove godine, Američka agencija za zaštitu životne sredine predložila je Nacionalnu uredbu o primarnoj vodi za piće (NPDVR), koja bi zahtevala da javni sistemi vode nadgledaju određene PFAS, obaveštavaju javnost o ovim nivoima i preduzimaju mere za njihovo smanjenje ako pređu određena granica.
Pošto je ultrazvuk toliko efikasan u čišćenju PFAS od rastvora, studija zaključuje da bi naučnici i vladine agencije trebalo da razmotre njegovu upotrebu u budućem razvoju tehnologije lečenja, kao i zajedno sa drugim pristupima kombinovanog lečenja.
Iako Veaversovo istraživanje nije spremno da se poveća kako bi pomoglo u većim naporima protiv kontaminacije, studija napominje da bi njihov rad mogao biti početni korak ka stvaranju malih, visokoenergetskih uređaja za filtriranje vode za javnu upotrebu u kući.
„Naše istraživanje se vrti oko pokušaja da razmislimo o tome kako da pređete na nešto veće i šta vam je potrebno da bi to funkcionisalo“, rekao je Vivers. „Ova jedinjenja se nalaze svuda, tako da dok saznajemo više o njima, razumevanje kako se mogu degradirati i razgraditi je važno za unapređenje nauke.“
