تعمل هذه الشركة السويسرية الناشئة على تفكيك المواد الكيميائية باستخدام الفقاعات إلى الأبد

لقد انتقلت المواد الكيميائية السامة إلى الأبد إلى المحيط المتجمد الشمالي، وتم العثور عليها مؤخرًا وهي تقصف سواحلنا على خلفية رذاذ المحيط، مما يجعل إزالتها من البيئة أكثر إلحاحًا.

حتى الآن، واجهت معالجة مواد الألكيل الفلورية أو المتعددة الفلور (PFAS) عقبات. وفي المملكة المتحدة، قد تكلف إزالة الكل 21 مليار جنيه إسترليني (حوالي 25 مليار يورو). المواد الكيميائية إلى الأبد من مياه الصرف الصحي لدينا وحدها، وفقًا لأبحاث صناعة المياه في المملكة المتحدة (UKWIR).

وحتى لو دفعنا هذه الفاتورة، فإن علامة الاستفهام لا تزال معلقة حول مدى فعالية التكنولوجيا المتاحة.

لكن شركة أوكسيل، وهي شركة مقرها سويسرا، اكتشفت طريقة لإزالة المياه الملوثة بـ PFAS بشكل كبير مع تقليل التكاليف.

“الكثير من مياه معبأة يقول فجر مشتاق، المؤسس المشارك لشركة أوكسيل: “يحتوي على PFAS”. “إن حالتنا أقل من مياه الشرب المعبأة بعد العلاج.”

تعتمد هذه التقنية على أطروحة الدكتوراه التي قدمتها مشتاق في ETH Zurich، حيث طورت جسيمات نانوية يمكنها أكسدة وتدمير PFAS. بعد أن كبرت في دلهيبحثها مستوحى من أزمة المياه في المدينة.

وتقول: “إن عدم الحصول على المياه متى أردت أو تقنينها في أشهر الصيف، يترك بصمة فيك”. “منذ أن كنت طفلاً، كنت أعلم أن هذا مورد مهم حقًا ويجب تقديره، وماذا يحدث عندما لا تعتني به جيدًا.”

لماذا تعتبر إزالة PFAS صعبة للغاية؟

PFASخصائص مقاومة الحرارة والماء تجعلها مواد جذابة للمنتجات الاستهلاكية شديدة التحمل (مثل المقالي غير اللاصقة والملابس المقاومة للماء والأقمشة المقاومة للبقع)، ​​ولكنها تعني أيضًا صعوبة تدميرها.

عندما نغسل الملابس التي تحتوي على هذه المواد الكيميائية إلى الأبد، فإننا نرسلها عن غير قصد إلى مجارينا المائية عبر مياه الصرف الصحي. PFAS موجودة أيضًا في بعض المبيدات الحشرية ورغوة مكافحة الحرائق.

لا تزال التأثيرات الدقيقة التي يمكن أن تحدثها PFAS على صحتنا في الظهور، ولكن دراسات لقد ربطت المواد الكيميائية إلى الأبد ببعض أنواع السرطان (بما في ذلك الكلى والبروستاتا)، وانخفاض جهاز المناعة، والتغيرات الهرمونية وارتفاع ضغط الدم.

إن إطلاقها في البيئة أمر مستوطن، ومع أن بعض PFAS يستغرق أكثر من 1000 عام للتحلل، فقد تراكمت بكميات هائلة. يمثل انتشارها في كل مكان مشكلة باهظة الثمن.

تقول كارين جورج، التي شاركت في تأليف بحث UKWIR حول حلول PFAS: “يُطلق عليها اسم “المواد الكيميائية الأبدية” لسبب ما”. “إنها ليست قابلة للتحلل بسهولة. ليس من السهل إزالتها. ولهذا السبب تم استخدامها في المقام الأول.”

ومما يزيد الأمور تعقيدًا هو الاختلاف بين PFAS. “هناك أكثر من 10000 PFAS مختلفة،” يتابع جورج. “إنها تشتمل على مجموعة كاملة من الخصائص الكيميائية الفيزيائية، وأعني بذلك الطرق المختلفة التي يمكنك من خلالها إزالتها.”

يمكن تقسيم طرق معالجة PFAS إلى ثلاث فئات: الممتزات والفصل والتدمير.

تعتبر المواد الماصة والفصل فعالتين في إزالة PFAS من مياه الصرف الصحي، لكن لا تقضي على المواد الكيميائية المخالفة.

يستخدم الامتزاز عادةً الكربون المنشط الحبيبي (GAC) لسحب PFAS من مياه الصرف الصحي. يتم بعد ذلك تلويث الكربون المتبقي ويجب التخلص منه – ولكن إرساله إلى مكان آخر مكب النفايات ويخاطر بمزيد من التلوث، حيث تتسرب PFAS إلى التربة والمياه الجوفية.

يقول جورج: “عليك تدميرها، وإلا فإنك ستوزعها على وسائل الإعلام المختلفة، سواء كانت حمأة أو حتى هواء”.

في عام 2021، وصفت UKWIR الحرق بأنه الطريقة الوحيدة لتدمير PFAS بشكل دائم. وهذا يتطلب عادة الاحتراق عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية، مما يستهلك كميات هائلة من الطاقة.

وقد تساءلت بعض الدراسات عما إذا كان الحرق يدمر PFAS تمامًا، أو إذا كان يسمح للجسيمات المحمولة بالهواء بالهروب والتشكل. تلوث الهواء.

وقد يؤدي أيضًا إلى إطلاق غازات دفيئة مثل رباعي فلورو الميثان وسداسي فلورو إيثان.

كيف يعمل أوكسيل؟

يقول مشتاق: “نحن متخصصون في تكنولوجيا التدمير فقط”. “نحن نقوم بأكسدة وتقليل هذه المواد الكيميائية.”

يقوم الأوكسيل بإزالة PFAS عن طريق تقطيع الروابط بين الجزيئات، وتفكيك السلاسل الطويلة والقصيرة إلى أجزائها المركبة، والتي يمكن التخلص منها بشكل آمن.

“لنفترض أن لديك رابطة هيدروجينية كربونية. نحن نكسرها. يقول مشتاق: “لديك رابطة فلور الكربون، فتكسرها”. “في نهاية العلاج، كل ما يتبقى لك هو ثاني أكسيد الكربون، وجزيئات الماء، وبعض الفلوريدات، والكبريتات والمعادن – وهي في الأساس وحدات بناء.”

وتوضح أن الكيمياء ليست جديدة، وهي مستخدمة بالفعل في العديد من الشركات. ما يميز أوكسيل عن غيره هو كيفية توليد الطاقة لتسهيل التفاعل.

في حين قد يقوم الآخرون بتمرير الكهرباء من خلال الأقطاب الكهربائية أو تطبيق الأشعة فوق البنفسجية على مياه الصرف الصحي (عمليات باهظة الثمن وكثيفة الطاقة)، ​​يستخدم أوكسيل الطاقة الميكانيكية، مثل الاهتزازات التي تنتجها فقاعات أو تدفق المياه.

ثم يقوم بعد ذلك بتطبيق المادة المسامية النانوية التي تم إنشاؤها أثناء رسالة الدكتوراه التي حصل عليها مشتاق على الماء، حيث تشكل عاملاً محفزًا. وتقول: “يتم تنشيطه ويبدأ في تقسيم الماء وتشكيل أنواع كيميائية مختلفة قادرة على كسر روابط جزيئات PFAS هذه”.

يؤدي استخدام الفقاعات إلى تقليل استخدام أوكسيل للطاقة بنسبة 15 بالمائة على الأقل – وفي بعض الحالات حتى 60 بالمائة. يقول مشتاق: “الطاقة هي المحرك الأكبر لتكلفة تكنولوجيا التدمير”، مما يعني أن شركة أوكسيل يمكن أن تقدم نفقات تشغيلية أقل من منافسيها.

وتتابع قائلة: “إن تقنيتنا معيارية تمامًا”. “يمكن لكل مفاعل معالجة حوالي 10 أمتار مكعبة في الساعة، أي 10 آلاف لتر في الساعة”.

وهذا يمنح شركة أوكسيل المرونة اللازمة لتوسيع نطاق عملياتها، وإضافة المزيد من المفاعلات للعملاء الأكبر حجمًا.

مع من يعمل أوكسيل؟

تعد معالجة PFAS في مياه الصرف الصحي عملاً مكلفًا، وفقًا لجورج، تتحمله فواتير المياه بشكل كبير.

وتقول: “إن عامة الناس في المملكة المتحدة يدفعون تكاليف الإزالة”. “يجب على الشركات التي تنتج تلك المواد الكيميائية أن تدفع شركات المياهعلى سبيل المثال، لإزالة تلك المواد الكيميائية.

لدى Oxyle بالفعل مثل هذه الشركات المنتجة لـ PFAS في مرمى البصر. يقول مشتاق: “إنها في الغالب شركات صناعية”. “أولئك الذين ينتجون هذه المواد الكيميائية ويتعين عليهم معالجة مياه الصرف الصحي أو قاموا بتلويث المرافق المحيطة ويحتاجون إلى المعالجة.”

أكملت شركة أوكسيل تجربة تجريبية مع شركة الكيماويات السويسرية CIMO في العام الماضي، عندما قامت بمعالجة المياه الجوفية الملوثة بـ PFAS. ويقول مشتاق إن شركة أوكسيل أزالت 99 في المائة من المركبات الملوثة يوميا لمدة ستة أشهر.

وتقول: “كان الأمر المثير للاهتمام هو أننا تمكنا من القيام بذلك بقيمة الطاقة، وهو ما لم يسبق لهم رؤيته في مجال البناء من قبل”. ويعادل استخدام الطاقة ما يزيد قليلاً عن 2 كيلووات لكل متر مكعب في الساعة. “أقرب منافسة هي حوالي 20 كيلووات/ساعة، وهو أعلى بعشر مرات.”

حدود إزالة PFAS

ومع ذلك، يعمل أوكسيل ضد المد الهائل. مع كل التلوث التاريخي بـ PFAS، والتسرب المستمر إلى البيئة، سنحتاج إلى أكثر من مجرد علاج لتخليص أنفسنا من المواد الكيميائية إلى الأبد.

يقول شوبهي شارما، الباحث في CHEM Trust: “نحن لا نزيله بالسرعة التي يحدث بها التلوث”. “يجب أن يكون وقف التلوث من المصدر هو الأولوية. ويمكن تطبيق تقنيات المعالجة بالتوازي، لكنها مجرد جص لاصق”.

في حين أن الاتحاد الأوروبي لديه اقترح فرض حظر شامل على 10000 PFAS اعتبارًا من عام 2026، يقول شارما إن التنظيم في المملكة المتحدة كان في حالة توقف تام.

وتقول: “إن عدم اتخاذ إجراء في المملكة المتحدة بشأن تنظيم PFAS أمر صادم”. وتوضح أنه قبل خروج بريطانيا من الاتحاد الأوروبي، قامت سلسلة من المعاهدات الدولية بتقييد حامض السلفونيك البيرفلوروكتاني، وPFHxS، وPFOAs، وTDFAs (أربعة أنواع من PFAS التي حظيت باهتمام دولي لتأثيرها على الصحة والبيئة) ولكن لم يتم تقديم لوائح جديدة منذ ذلك الحين.

“تحتاج حكومة المملكة المتحدة إلى التوافق مع الاتحاد الأوروبي وطرح قيود عالمية على PFAS أيضًا.”

لكنها تحذر من أنه لا يوجد حل فوري لـ PFAS. تم حظر السلفونات المشبعة بالفلور أوكتين بموجب اتفاقية ستوكهولم في عام 2009، ومع ذلك لا تزال تظهر في البيئة بسبب ثباتها.

يقول مشتاق: “باعتبارنا شركة تقوم بمعالجة PFAS، سنظل موجودين لعقود من الزمن”. “كلما أسرعنا في حظر استخدامها كلما كان ذلك أفضل، لأن الحاجة إلى علاج أقل.”