Jagten er indledt på billig og effektiv fjernelse af PFAS
Forskere i Australien, USA og Danmark er blandt de eksperter, som håber på at udvikle en metode, der kan eliminere denne uønskede gruppe af giftige stoffer fra miljøet. Deres bud er vidt forskellige.
Ingen af de nuværende metoder til at rense for PFAS er tilfredsstillende. De mest udbredte er anvendelse af aktivt kulfilter, ionbytning og membranfiltrering - ofte i en kombination. Men metoderne er typisk dyre, utilstrækkelige og kræver i visse tilfælde brug af kemikalier. I takt med, at kendskabet til den store udbredelse af PFAS-stoffer vokser i disse år, og at bekymringen over skadevirkningerne ved denne gruppe af syntetisk fremstillede fluorforbindelser stiger, er bestræbelserne taget til blandt forskere verden over for at finde rensemetoder, der er mere effektive med hensyn virkning og omkostninger.
Et af stederne ligger i Brisbane i Australien. Det er et institut med speciale i biologisk teknik og nanoteknologi på University of Queensland, som er skudt op ved en krumning på Brisbane-floden og kan nås med katamaranfærge fra byens centrum.
Instituttet er en nyere bygning i flere etager der er omgivet af træer på det kuperede campusområde. Besøget begynder i et laboratorium, hvilket kræver, at alle ifører sit kittel og beskyttelsesbriller. Her demonstrerer ph.d.-studerende Xiao Tan, bistået af forskningsstipendiat Cheng Zhang, deres fælles opfindelse. Nemlig en metode til at eliminere PFAS fra vand og spildevand ved hjælp af magnetisme.
PFAS-partikler isoleres
Xiao Tan tager en lille, slank, cylinderformet flaske, som indeholder PFAS-forurenet vand fra flere kilder, venligst doneret af den kommunale forsyning i Brisbane. Han tilsætter et syntetisk adsorptionsmiddel, som de to forskere selv har udviklet, og skruer låget fast. Han ryster flasken og holder den derpå tæt på en magnet, som ligner en blank stålterning. Ret hurtigt søger PFAS-partiklerne hen imod magneten og bliver således udskilt i vandet.
”Vores adsorptionsmiddel danner en belægning omkring PFAS-partiklerne. Det er derfor, at vi kan bruge en magnet til at tiltrække, isolere og fjerne partiklerne,” siger Xiao Tan.
”Ved hjælp af denne metode kan vi fjerne over 95 procent af PFAS i løbet af 30 sekunder,” fortæller Xiao Tan videre.
Forskningsstudiet er beskrevet i Angewandte Chemie, et af verdens førende videnskabelige tidsskrifter om kemi.
Metode der ikke kræver energi
Cheng Zhang forklarer metodens fortrin med, at den ikke kræver energi til forskel fra mange eksisterende metoder. Han vurderer, at opskalering er relativt nemt. I stor skala foretages rensningen blot i store tanke, hvori der er installeret store magneter.
Og adsorptionsmidlet kan masseproduceres til en rimelig pris af for eksempel Chemours, en kemivirksomhed, som er en udløber af DuPont. De to forskere har allerede indledt et samarbejde med Chemours om denne fase.
Hertil kommer, at adsorptionsmidlet kan genanvendes mindst fem gange.
”Vores metode kan rense bedre, hurtigere, mere enkelt og billigere for PFAS end hidtil kendte metoder,” mener Cheng Zhang. Han siger, at interessen fra forsyninger og myndigheder har været på 10 på en skala fra 1 til 10.
Cheng Zhang spår, at en kommerciel løsning kan sendes på markedet i løbet af tre år.
Nedbrydning ved lav varme
En af de andre nye metoder til at eliminere PFAS i laboratoriefasen kommer fra Northwestern University i Chicago.
Her fandt Brittany Trang, som led i sin ph.d.-afhandling sammen med professor William Dichtel, frem til, at en PFAS-undergruppe, som består af langkædede PFCA-stoffer, kan nedbrydes ved ret lave temperaturer, nemlig mellem 80 og 120 grader celcius. Det mindsker energiforbruget væsentligt. Der findes mange forsøg med at varmenedbryde PFAS, og her er der brugt 400 graders varme eller mere.
Trang og Dichtel gennemfører opvarmningen, som altså er mindre intens, i dimethyl sulfoxid, en organisk svovlforbindelse, hvilket er usædvanligt til eliminering af PFAS. I opløsningen er også natriumhydroxid, et almindeligt og billigt reaktivt stof, hvilket gør opløsningen velegnet til alment brug. Restproduktet er uskadeligt. Studiet er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science.
Der er 10 PFCA-stoffer ud af tilsammen flere tusinde PFAS-stoffer. William Dichtels forskerhold er nu ved at teste metoden på andre PFAS-stoffer.
Xiao Tan fremviser. at PFAS-partiklerne i flasken søger hen i mod magneten når forskerne har tilsat det syntetiske adoptionsmiddel, som de to forskere selv har udviklet. Foto: Regner Hansen
Bakterier der kan opsuge PFAS
Også i Danmark er forskere ved at undersøge, hvordan det er muligt at slippe af med PFAS, som allerede findes i omgivelserne. Pablo Iván Nikel er professor på Novo Nordisk Fondens Center for Biobæredygtighed på DTU, og han har sammen med kolleger udviklet en elimineringsmetode, som er baseret på ”mikrobiel ingeniørkunst”.
Nikel har taget afsæt i kendt viden om, at såkaldte pseudomonas putida-bakterier kan bruges til at nedbryde uønskede stoffer.
”Det, vi har gjort, er at forbedre disse bakteries evne til at genkende og nedbryde PFAS. Vi har gennem genmodificering ’lært’ pseudomonas putida at genkende PFAS, som om det var fedt, og samle og opsuge PFAS-stofferne. PFAS-gruppen har nemlig ligheder med lipider, som består af fedtmolekyler,” siger Pablo Iván Nikel.
Han forklarer, at genmodificeringen tjener det yderligere formål, at pseudomonas putida i kraft af stofskiftet kan forvandle PFAS til mindre skadelige molekyler.
Pablo Iván Nikel forventer, at opskaleringen af metoden kan testes i løbet af de nærmeste år.
Han påpeger, at løsningen er særlig velegnet til vand, der er forurenet af PFAS, for bakterier trives generelt godt i vandmiljøer. Han forestiller sig, at det sker ved at montere et biofilter, som vandet ledes gennem.
”Ressourceforbruget er således lavt, og bakterie-biomassen kan genbruges,” siger Pablo Iván Nikel.
Solenergi og fotokatalysatorer
På Aarhus Universitet er lektor Zongsu Wei fra Institut for Bio- og Kemiteknologi i gang med et forskningsprojekt, hvis formål er at nedbryde PFAS hurtigere og mere effektivt end hidtil gennem en proces, der drives af solenergi og fotokatalysatorer.
Fotokatalysatorerne består af materialer, der kan omsætte solens energi til frie elektroner, som herefter kan forvandle PFAS til vand samt CO2 plus ikke-giftige fluorstoffer.
Fotokatalysatorerne udmærker sig ved at være genanvendelige, og løsningen kan samlet set betragtes som temmelig grøn.
Tilbage på University of Queensland tilføjer forskningsstipendiat Cheng Zhang med iver, at udnyttelse af magnetisme ikke står alene, og at han og kolleger sideløbende arbejder med flere andre metoder til fjernelse af PFAS.
I et separat rum i laboratoriet fremviser han en opstilling, hvor batterier er involveret i at rense PFAS-forurenet vand. Han forklarer, at metoden er særlig egnet til renseanlæg, og den kan indføres uden at ændre på opbygningen af anlæggene.
