یافته‌های جدید نشان می‌دهد که فناوری اولتراسوند می‌تواند در تصفیه مواد پر و پلی فلوروآلکیل (PFAS) که معمولاً به عنوان مواد شیمیایی خطرناک دائمی شناخته می‌شوند، برای تصفیه آب‌های زیرزمینی آلوده موثر باشد.
به گزارش تکناک، این مواد شیمیایی که تقریباً صد سال پیش توسعه یافتند، به طور گسترده در تولید محصولات مختلف مانند ظروف پخت و پز نچسب، لباس های مقاوم در برابر آب و کالاهای مراقبت شخصی مورد استفاده قرار گرفتند.
امروزه دانشمندان می‌دانند که قرار گرفتن در معرض ترکیبات PFAS می‌تواند باعث بروز برخی از مشکلات سلامتی برای انسان مانند نقایص مادرزادی و سرطان شود. اما از آنجایی که پیوندهای درون این مواد شیمیایی به راحتی از بین نمی روند، جدا کردن آنها از محیط بسیار دشوار است.
چنین مشکلاتی محققان دانشگاه ایالتی اوهایو را بر آن داشته تا بررسی کنند که چگونه تخریب فراصوت که فرآیندی است که از صوت برای تجزیه مواد از طریق جدا کردن مولکول‌های سازنده آنها استفاده می‌کند، ممکن است علیه انواع و غلظت‌های مختلف این مواد شیمیایی عمل کند.
تخریب فراصوت: یک راه حل موثر
با انجام آزمایش‌هایی بر روی مخلوط‌های آزمایشگاهی حاوی سه ترکیب با اندازه‌های متفاوت از سولفونات‌های فلوروتلومر که ترکیبات PFAS هستند که معمولاً در فوم‌های آتش‌نشانی یافت می‌شوند، نتایج آنها نشان داد که در یک دوره سه ساعته، ترکیب‌های کوچکتر بسیار سریع‌تر از ترکیب‌های بزرگ‌تر تجزیه می‌شوند. این برخلاف بسیاری از روش‌های دیگر از بین بردن PFAS است که در آن PFAS کوچکتر در واقع سخت‌تر تجزیه می‌شود.
لیندا ویورز، استاد مهندسی عمران، محیط زیست و زمین‌شناسی در دانشگاه ایالتی اوهایو، می‌گوید: ما نشان دادیم که ترکیب‌های سخت و کوچکتر را می‌توان به طور مؤثرتری نسبت به ترکیب‌های بزرگ‌تر تجزیه کرد. این چیزی است که این فناوری را به طور بالقوه واقعاً ارزشمند می کند.
این تحقیق در مجله The Journal of Physical Chemistry A منتشر شده است.
این مقاله یکی از معدود مطالعاتی است که به بررسی چگونگی استفاده از امواج فراصوت برای خلاصی از مواد شیمیایی سمی PFAS اطراف ما می‌پردازد، این مقاله بسط تحقیقات قبلی Weavers است که مشخص کرد همین فناوری می‌تواند داروها را در فاضلاب شهری و فاضلاب نیز تخریب کند.
سونوگرافی در مقابل روش های سنتی
ویورز گفت: ترکیبات PFAS منحصربه‌فرد هستند زیرا بسیاری از فناوری‌های تخریبی که ما در مهندسی محیط‌زیست برای تجزیه سایر ترکیبات استفاده می کنیم، روی آنها جواب نمی دهند. بنابراین ما واقعاً باید مجموعه‌ای از فناوری‌ها را توسعه دهیم تا بفهمیم کدام یک می‌توانند در کاربردهای مختلف مفید باشند.
به گفته ویورز، برخلاف سایر روش‌های تخریب سنتی که تلاش می‌کنند PFAS را از طریق واکنش آنها با مواد شیمیایی اکسیدکننده تجزیه کنند، اولتراسوند برای تصفیه این مواد با انتشار صدا در یک فرکانس بسیار پایین‌تر از آنچه معمولاً برای تصویربرداری پزشکی استفاده می‌شود، عمل می‌کند. امواج فشار کم اولتراسوند، محلول را فشرده و جدا می کند که سپس یک سری حباب های بخار به نام حباب های کاویتاسیون ایجاد می کند.
ویورز می‌گوید: هنگامی که حباب‌ها فرو می‌ریزند، حرکت و انرژی زیادی به دست می‌آورند که بیش از حد فشرده می‌شود و حباب را گرم می‌کند.
مانند اتاق های احتراق قدرتمند، دماهای درون این حباب های کوچک می تواند به 10،000 کلوین برسد و این گرما است که پیوندهای پایدار کربن-فلورین که PFAS از آن ساخته شده است را تجزیه می کند و نتایج آن عملاً بی ضرر است. متاسفانه این روش تجزیه ممکن است پرهزینه و بسیار پر انرژی باشد، اما به دلیل وجود گزینه های کم، ممکن است چیزی باشد که عموم مردم باید استفاده از آن را نظر بگیرند تا منابع آب زیرزمینی را برای شرب و سایر موارد، قابل استفاده کنند.
پاسخ های نظارتی و آگاهی عمومی
در حالی که صنایع تولیدی شروع به دور شدن از استفاده از PFAS کرده‌اند، آژانس‌های نظارتی در تلاش هستند تا آگاهی عمومی را در مورد نحوه اجتناب از آنها افزایش دهند. در اوایل سال جاری، آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، مقررات ملی آب آشامیدنی اولیه (NPDWR) را پیشنهاد کرد که سیستم‌های آب عمومی را ملزم به نظارت بر PFAS می‌کند، این سطوح را به اطلاع عموم می‌رساند و در صورت پایان یافتن آن، اقداماتی را برای کاهش آنها انجام می‌دهد.
از آنجایی که اولتراسوند در پاکسازی PFAS از محلول‌ها بسیار مؤثر است، این مطالعه نتیجه می‌گیرد که دانشمندان و سازمان‌های دولتی باید از آن در توسعه فناوری های آینده و همچنین در کنار سایر روش‌های درمان ترکیبی استفاده کنند.
اگرچه تحقیقات Weavers برای کمک به تلاش‌های ضد آلودگی بزرگ‌تر آماده نیست، اما این مطالعه اشاره می‌کند که کار آنها می‌تواند راهگشای ایجاد دستگاه‌های کوچک و پرانرژی تصفیه آب برای استفاده عمومی در داخل خانه باشد.
