ISRAEL – Các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Technion – Israel đã phát triển công nghệ tiên tiến để loại bỏ các chất ô nhiễm nguy hiểm khỏi nước uống hàng ngày.
Công nghệ loại bỏ và phá hủy hiệu quả các hợp chất hóa học organofluorine tổng hợp (Per-and polyfluoroalkyl substances) (PFAS). PFAS là một nhóm các chất ô nhiễm độc hại, còn được gọi là “hóa chất vĩnh viễn” vì tính ổn định hóa học và tính khó phân hủy trong môi trường của chúng.
Có hàng ngàn hóa chất PFAS, và chúng được tìm thấy trong nhiều sản phẩm tiêu dùng, thương mại và công nghiệp khác nhau. Điều này làm cho việc nghiên cứu và đánh giá những rủi ro tiềm ẩn đối với sức khỏe con người và môi trường trở nên khó khăn. Những chất này có thể được tìm thấy trong không khí, nước, đất và thực phẩm, cũng như nhiều loại sản phẩm, bao gồm lớp phủ chảo Teflon, bọt chữa cháy, chất chống cháy và các chất phụ gia chống thấm nước. Chúng tiếp cận nguồn nước ngầm theo nhiều cách khác nhau, bao gồm tưới tiêu nông nghiệp bằng cách sử dụng nước thải đã qua xử lý và các chất chữa cháy thấm vào đất. Do tính ổn định hóa học của chúng, chúng vẫn còn nguyên vẹn trong lòng đất trong một thời gian dài, dẫn đến việc nguồn nước uống bị ô nhiễm trên diện rộng, do đó làm tăng đáng kể sự phơi nhiễm của con người.
Tiến sĩ Adi Radian, một trợ lý giáo sư tại Technion, cho biết: “Gần đây, rõ ràng là những hóa chất này có nguy cơ nghiêm trọng đối với sức khỏe và sinh thái – do đó, việc tìm cách loại bỏ và tiêu hủy chúng là vô cùng quan trọng.
Tiếp xúc với PFAS có thể ảnh hưởng nhiều sức khỏe, bao gồm ung thư, tim và bệnh gan, các vấn đề về khả năng sinh sản, dị tật bẩm sinh và tổn thương hệ thống miễn dịch. Vào năm 2017, Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) đã phân loại chất polyfluoroalkyl (PFAS), là chất có thể gây ung thư ở người một phần dựa trên bằng chứng dịch tễ học hạn chế về mối liên quan với ung thư thận và viêm tinh hoàn ở những đối tượng tiếp xúc nhiều.
Những chất này đã được giám sát ở Israel. Vào mùa hè năm ngoái, Cơ quan Cứu hỏa và Cứu hộ Israel đã ngừng sử dụng bọt chống cháy có chứa hai chất độc hại PFAS do lo ngại rằng các chất hóa học này sẽ ngấm vào mạch nước ngầm. Vài tháng trước, Bộ Y tế đã phát hiện ra một nguồn nước uống bị ô nhiễm bởi những chất hóa học này nằm ở vùng ngoại ô Vịnh Haifa. Họ cho rằng ô nhiễm xuất phát từ việc sử dụng loại bọt chống cháy này tại một cơ sở lưu trữ nhiên liệu trong khu vực. Việc khai thác nước uống ở vùng Krayiot đã bị ngừng sau khi phát hiện ra lượng PFAS cao.
Haaretz báo cáo rằng hiện không có tiêu chuẩn nào ở Israel về nồng độ tối đa cho phép của PFAS trong nước uống, nhưng Viện Tiêu chuẩn đang xây dựng một tiêu chuẩn cho bọt chữa cháy cũng sẽ bao gồm mức độ độc hại, bao gồm cả lệnh cấm sử dụng hai hợp chất PFAS và hạn chế nồng độ của chất khác.
Ngày nay, việc loại bỏ các chất này khỏi nước uống được thực hiện thông qua các kỹ thuật hấp phụ tương đối đơn giản và rẻ tiền. Các phương pháp này không đủ hiệu quả và chỉ có thể lọc các chất ô nhiễm từ nước sang vật liệu hấp phụ – đòi hỏi các bước lọc bổ sung để loại bỏ các chất độc hại bị hấp phụ. Ngoài ra, các phương pháp này không có tính chọn lọc. Chúng cũng có thể loại bỏ các chất cần thiết cho sức khỏe của một người.
Kết quả nghiên cứu
Nghiên cứu mới đã kiểm tra khả năng kết hợp hai phương pháp – tách các chất ô nhiễm bằng các polyme đặc biệt và sau đó sử dụng các quy trình oxy hóa tiên tiến để loại bỏ chúng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng quy hoạch thích hợp dẫn đến hiệu quả cao trong điều kiện độ chua (pH) và độ mặn đa dạng.
Mô tả cách thức hoạt động của hệ thống: 1. Các chất ô nhiễm được tách ra khỏi nước và giới hạn trên bề mặt của hỗn hợp đất sét-polyme; 2. Các chất ô nhiễm được oxy hóa để tạo ra các chất không độc hại (nước, CO2 và các ion florua); 3. Hệ thống được tái sinh, và khi kết thúc quá trình oxy hóa, một chu trình loại bỏ và phân rã có thể bắt đầu.
Phương pháp được mô tả trong nghiên cứu cho thấy việc loại bỏ bảy loại PFAS – ngay cả khi tất cả chúng đều được tìm thấy trong cùng một đơn vị chất lỏng – ở mức hiệu quả đạt tới 90% và nó sẽ thực hiện trong vòng vài phút.
“Nghiên cứu của chúng tôi đem lại hai lợi ích” Tiến sĩ Radian giải thích, “Thứ nhất, nó hoạt động như một chất hấp thụ – loại bỏ PFAS nhanh chóng và hiệu quả ra khỏi nguồn nước bị ô nhiễm. Khi bộ lọc đã đạt đến công suất, chúng tôi có thể tái tạo nó một cách dễ dàng bằng cách thêm hydrogen peroxide, chất này phá vỡ các chất gây ô nhiễm bị hấp phụ và làm mới để sử dụng liên tục.”
Tiến sĩ Radian cho biết một ưu điểm lớn khác của phương pháp này là vật liệu để lọc dựa trên đất sét, oxit sắt và cyclodextrin – tất cả các vật liệu bền vững, không độc hại có thể dễ dàng xử lý khi không còn cần thiết.
Các vật liệu tổng hợp đất sét-sắt-polymer hoạt động như máy gia tốc giam giữ PFAS trên bề mặt và sau đó đẩy nhanh quá trình oxy hóa phá hủy các chất ô nhiễm thành các chất không độc hại (ion florua, nước và carbon dioxide). Sự kết hợp này loại bỏ PFAS một cách hiệu quả và không giải phóng các chất không mong muốn trong nước dùng để uống.
Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng hệ thống này không cần thiết phải thực hiện các quá trình bổ sung như sưởi ấm, bức xạ UV và sử dụng sóng âm thanh, khiến cho việc lọc trở nên phức tạp và tốn kém hơn.
Tiến sĩ Radian nói rằng hệ thống đã được xác nhận với nhiều loại chất ô nhiễm độc hại, không chỉ PFAS. “Chúng tôi hy vọng sẽ nâng cấp công nghệ trong năm tới và thử nghiệm nó với nước thực từ các địa điểm bị ô nhiễm ở Israel. Tôi hy vọng rằng công nghệ này sẽ phát triển thành một sản phẩm ứng dụng và bền vững.”
“Tôi tin rằng các nghiên cứu khoa học và kỹ thuật cơ bản, giống như những gì được theo đuổi trong bộ phận của chúng tôi, là nền tảng cho các công nghệ áp dụng trong lĩnh vực này,” Tiến sĩ Radian nói với NoCamels, “Tăng cường mối quan hệ giữa ngành công nghiệp, chính phủ và học viện sẽ đảm bảo bền vững các công nghệ sáng tạo trong lĩnh vực kỹ thuật môi trường.”
Để xem các tin bài khác về “Công nghệ – Công nghiệp xanh”, hãy nhấn vào đây.
(Nguồn: Nocamels)
