Loại bỏ “hóa chất vĩnh viễn” khỏi nước bằng phương pháp điện phân mới

Nhóm nghiên cứu của Đại học Rochester tìm ra phương pháp tiết kiệm chi phí để khắc phục hiệu quả tình trạng ô nhiễm PFOS (Ảnh: ĐH Rochester/J.Adam Fenster)

Các nhà khoa học đến từ Đại học Rochester đã phát triển các phương pháp điện hóa để khắc phục tình trạng ô nhiễm từ những loại “hóa chất vĩnh viễn” có trong quần áo, bao bì thực phẩm, bọt chữa cháy và nhiều sản phẩm khác.

Các nhà nghiên cứu, đứng đầu là trợ lý giáo sư kỹ thuật hóa học Astrid Müller đã tập trung vào một loại hóa chất thuộc nhóm PFAS, được gọi cụ thể là Perfluorooctane sulfonate (PFOS). PFOS thường được sử dụng để xử lý các vết bẩn, nhưng đã bị cấm ở nhiều nơi trên thế giới vì gây hại cho sức khỏe con người và và động vật. Thậm chí, dù đã được các nhà sản xuất tại Mỹ dần loại bỏ vào đầu những năm 2000, song PFOS vẫn còn khá phổ biến và tồn tại dai dẳng trong đời sống, đặc biệt trong quá trình cung ứng nước.

Müller và nhóm nghiên cứu sinh tiến sĩ khoa học vật liệu của cô đã tạo ra các chất xúc tác nano về laser bám trên giấy than ưa nước.

Müller cho biết, “Bằng việc sử dụng xung laser trong tổng hợp chất lỏng, nhóm nghiên cứu có thể kiểm soát tính chất hóa học trên bề mặt của các chất xúc tác - điều mà trước đó không thể làm được.” Nhờ cách này, có thể kiểm soát kích thước của các hạt nano thu được thông qua tương tác giữa ánh sáng và vật chất, về cơ bản là làm nổ tung chúng.

Sau đó, các nhà khoa học gắn các hạt nano vào giấy cacbon có tính ưa nước hoặc bị thu hút bởi các phân tử nước. Qua đó cung cấp một chất nền chi phí thấp với diện tích bề mặt cao. Việc sử dụng lithium hydroxide ở nồng độ cao đã khử hoàn toàn hóa chất PFOS.

Để áp dụng kết quả nghiên cứu trên quy mô lớn, nhóm nghiên cứu sẽ cần xử lý ít nhất một mét khối mỗi lần. Điều quan trọng là phương pháp mới của họ sử dụng tất cả các kim loại không quý, không giống như các phương pháp hiện có đòi hỏi kim cương pha tạp boron. Theo tính toán, việc xử lý một mét khối nước bị ô nhiễm bằng kim cương pha tạp boron sẽ tiêu tốn 8,5 triệu USD trong khi phương pháp mới rẻ hơn gần 100 lần.

Khai thác hóa chất vĩnh viễn theo cách bền vững

Chia sẻ về những nghiên cứu trong tương lai, Müller hy vọng sẽ hiểu được tại sao lithium hydroxide lại hoạt động tốt đến vậy và liệu có thể thay thế được những vật liệu rẻ hơn, phong phú hơn để giảm chi phí hơn nữa hay không.

Mặt khác, Müller cũng cho biết muốn áp dụng phương pháp này cho một số loại hóa chất khác thuộc nhóm PFAS đang được sử dụng phổ biến nhưng ảnh hưởng tới sức khỏe của con người, đặc biệt là trẻ sơ sinh.

Müller nhận định việc cấm hoàn toàn tất cả các hóa chất thuộc nhóm PFAS là khó khả thi vì tình hiệu quả của chúng đối với các sản phẩm tiêu dùng và công nghệ xanh.

Müller bày tỏ sự tin tưởng vào việc sử dụng PFAS một cách bền vững, tuần hoàn nếu có thể tận dụng các giải pháp xúc tác điện để phá vỡ liên kết fluorocarbon và đưa florua trở lại an toàn mà không cần thải ra môi trường.”

Müller đã nộp bằng sáng chế với sự hỗ trợ từ bộ phận dự án của Đại học Rochester (URVentures) và dự đoán rằng kết quả nghiên cứu sẽ được sử dụng tại các cơ sở xử lý nước thải và các công ty để làm sạch tại các khu vực bị ô nhiễm hóa chất PFAS.

Kết quả nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Science, có thể đem lại giải pháp xử lý ô nhiễm, giảm thiểu tác hại cho môi trường, con người và sinh vật lâu nay. Các cách xử lý này không dễ áp dụng, hơn nữa các nhà khoa học đã phát hiện vẫn còn một số thành phần trong hợp chất này thoát ra không khí thông qua khói phát sinh từ việc đốt PFAS tại nhà máy ở New York (Mỹ).

An Nhiên

(Theo Đại học Rochester)