Sluneční katalyzátor ničí "věčné chemikálie" ve vodě i půdě

Mezinárodní tým vědců pod vedením University of Bath vyvinul uhlíkový fotokatalyzátor, který cílí na polyfluoroalkylové látky, známé jako PFAS. Tyto chemikálie jsou široce využívány v mnoha spotřebních a průmyslových produktech, od nepřilnavého nádobí po voděodolné textilie a kosmetiku. Jejich mimořádná chemická stabilita je sice činí užitečnými při výrobě, ale zároveň je téměř nemožné je v životním prostředí zničit. PFAS se přirozeně nerozkládají, místo toho se hromadí ve vodních systémech, půdě, potravním řetězci a v lidském těle. Ačkoli plné dlouhodobé dopady na zdraví zůstávají nejasné, některé studie spojují určité PFAS se zvýšeným rizikem rakoviny a dalšími zdravotními problémy.

Nový systém kombinuje uhlík-nitrid s pevným mikroporézním polymerem známým jako PIM-1. Polymer pomáhá zachycovat molekuly PFAS v blízkosti povrchu katalyzátoru, kde energie světla pohání jejich rozklad. Při vystavení světlu fotokatalyzátor rozkládá PFAS na oxid uhličitý a fluorid. Fluorid se běžně vyskytuje v zubních pastách a je mnohem méně perzistentní než PFAS.

Výzkumný tým zahrnoval vědce z University of São Paulo v Brazílii, University of Edinburgh ve Skotsku a Swansea University ve Walesu. Katalyzátor je navržen tak, aby efektivně fungoval při neutrálním pH, což je typické pro přírodní vodní systémy. Dr. Fernanda C. O. L. Martins, první autorka studie, pracovala na projektu během šestiměsíční stáže na University of Bath jako součást svých doktorských studií na University of São Paulo. Uvedla: „PFAS se používají v mnoha různých produktech, od nepromokavého oblečení po rtěnku, ale časem se hromadí v těle a v životním prostředí s toxickými účinky. Náš projekt zkombinoval snadno vyrobitelný uhlíkový katalyzátor s polymerem PIM-1, aby byl rozklad PFAS účinnější, zejména při neutrálním pH, které se přirozeně vyskytuje v životním prostředí.“

Použití slunečního světla namísto vysokých teplot nebo agresivních chemikálií by mohlo učinit tento přístup energeticky účinnějším, pokud by byl v budoucnu škálován. V současné době technologie zůstává ve fázi prototypu.

Kromě rozkladu PFAS se tým domnívá, že stejná chemie by mohla pomoci i při jejich detekci. Protože během procesu degradace se uvolňuje fluorid, systém by mohl být adaptován do senzoru, který měří hladiny fluoridu jako signál přítomnosti PFAS. Profesor Frank Marken z University of Bath, který projekt vedl, dodal: „V současné době je velmi obtížné detekovat PFAS, vyžaduje to drahé vybavení ve specializované laboratoři. Doufáme, že naši technologii bude v budoucnu možné použít v jednoduchém přenosném senzoru, který lze použít mimo laboratoř, například k detekci míst s vyššími hladinami PFAS v životním prostředí.“

Výzkumníci nyní hledají průmyslové partnery k rozšíření a optimalizaci katalyzátoru pro reálné použití. Pokud bude úspěšná, technologie by mohla nabídnout jak nástroj pro sanaci, tak nízkonákladový monitorovací systém pro komunity čelící kontaminaci PFAS. Studie byla publikována v časopise RSC Advances.