Rays Universiteti, Karnegi Mellon Universiteti və digər aparıcı qlobal qurumlardan olan tədqiqatçılar qrupu bütün dünyada su təchizatını çirkləndirmiş “əbədi kimyəvi maddələr” adlanan per- və poliftoralkil maddələrini (PFAS) məhv etmək üçün heterogen katalizdən istifadə etmək üçün cəsarətli yeni yol xəritəsini hazırlayıb.

Nature Water jurnalında dərc olunan məqalədə ətraf mühit mühəndisləri, kimyaçılar və kataliz mütəxəssislərindən ibarət beynəlxalq komanda PFAS-in məhv edilməsi üçün mövcud katalitik texnologiyaları qiymətləndirdi, mövcud məhdudiyyətləri aradan qaldırmaq üçün bir sıra yeniliklər təklif etdi və həqiqi ətraf mühit və ictimai sağlamlıq faydalarını əks etdirən vahid performans göstəricilərinə təcili ehtiyac olduğunu vurğuladı.

“Kataliz PFAS molekullarını tamamilə parçalamaq üçün perspektivli bir yol təqdim edir, lakin hazırkı yanaşmalar hələ də optimaldan uzaqdır” dedi həmmüəllif və Raysda Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik Departamentinin sədri Michael Wong. “Bizə daha ağıllı dizayn, daha yaxşı proses inteqrasiyası və enerji, xərc və toksikliyin azaldılmasını nəzərə alan texnologiyaların müqayisəsi üçün daha nüanslı üsul lazımdır.”

PFAS yanğınsöndürmə köpüklərindən tutmuş qablar və şəxsi qulluq məhsullarına qədər məhsullarda istifadə olunan sintetik birləşmələrdir. Onların karbon-flüor bağları kimyada ən güclü bağlardandır, bu da onları ətraf mühitdə son dərəcə davamlı edir və parçalanmasını çətinləşdirir. Əks osmos və aktivləşdirilmiş karbon filtrləri kimi ənənəvi su prosedurları yalnız PFAS-ni sudan ayırır, yəni zəhərli tullantılar geridə qalır.

“Heterojen kataliz – kimyəvi reaksiyaları sürətləndirmək üçün bərk materialların istifadəsi – PFAS-ı nəinki ayırmaq, həm də əslində zərərsiz əlavə məhsullara minerallaşdırmaq potensialına malikdir” dedi müxbir müəllif və Hamerschlag Universitetinin Mülki və Ətraf Mühit Mühəndisliyi professoru Karnegi Mellonda. “Lakin bu sistemlər zəif seçicilik, natamam defluorinasiya və yüksək enerji tələbləri də daxil olmaqla bir çox maneələrlə üzləşir.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1746699159&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-roadmap-advances-catalytic-solutions-destroy.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNS4wLjcwNDkuMTE2Il0sWyJOb3QtQS5CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTYiXV0sMF0.&dt=1746699159961&bpp=1&bdt=135&idt=34&shv=r20250506&mjsv=m202505050101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746698960%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746698960%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746698960%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=4217132693306&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1818&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95358862%2C95358864%2C31092193%2C31092196%2C95359239%2C95359476%2C95340253%2C95340255&oid=2&pvsid=8431112715967288&tmod=630379555&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=40

Komandanın əsas tövsiyələrindən biri sənaye tullantılarında və ya çirklənmiş qrunt sularında tez-tez rast gəlinən kompleks PFAS şorbasını sadələşdirmək üçün ilkin müalicə addımıdır. Məlum homojen kimyəvi reaksiyalardan istifadə edərək, onlar bu qarışıqların daha yaxşı başa düşülən birləşmələrin daha kiçik dəstinə çevrilə biləcəyini və daha effektiv katalitik məhvə yol açacağını irəli sürürlər.

“Mürəkkəb PFAS müalicəsini bir çox addımlar tələb edəcək çoxmərhələli bir proses kimi düşünmək, katalizator dizaynını daha cəlbedici edir” dedi Sarah Glass, Raysda mülki və ətraf mühit mühəndisliyi üzrə həmmüəllif və aspirant . “Müəyyən bir deqradasiya mərhələsi üçün həqiqətən səmərəli olan müalicə üsullarının layihələndirilməsi və istifadəsi ümumi səmərəliliyi artıra və real dünyadakı katalitik həllərin inkişafını sürətləndirə bilər.”

Tədqiqatçılar sadələşdirilmiş PFAS qarışıqlarının uyğunlaşdırılmış katalitik addımlarla işləndiyi ardıcıl “müalicə qatarı” təklif etdilər. Birincisi, proses PFAS molekullarından xüsusi kimyəvi baş qruplarını çıxarır. Sonra, onların uzun perftorlu karbon zəncirlərini qısaldır, flüor atomlarını – onların davamlılığının açarını ayırır . Nəhayət, qalan flüorlu fraqmentlər karbon qazı, su və flüor ionları kimi təhlükəsiz, təbii olaraq meydana gələn maddələrə parçalanır.

Hər bir addım həmin mərhələdəki kimyəvi quruluşa uyğunlaşdırılmış xüsusi katalizatordan istifadə edir. Məsələn, titan əsaslı materiallar oksidləşməni sürətləndirmək üçün istifadə olunur, palladium isə reduktiv hidrodefluorizasiya adlanan prosesdə flüor atomlarını hidrogenlə əvəz etməyə kömək edir. Bu yanaşma, hətta mürəkkəb PFAS qarışıqlarının əlavə müalicə tələb edən bərk cisimlərə udulmaq əvəzinə effektiv şəkildə məhv edilməsini təmin edir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

“Bunu bir estafet yarışı kimi düşünün” dedi Tomas Senftl, həmmüəllif və Raysda Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik üzrə Uilyam Marş Raysın Qəyyum Professoru. “Hər bir katalizator qismən deqradasiyaya uğramış PFAS-ı molekul tamamilə parçalanana qədər digərinə ötürür. Məqsədimiz tam defluorinasiyadır.”

Tədqiqatçılar, çirklənmiş suda tez-tez rast gəlinən digər maddələrin diqqətini yayındırmadan PFAS-ı hədəfə alan və parçalaya bilən katalizatorların yaradılmasının vacibliyini vurğuladılar. Bunun üçün onlar PFAS-ı daha yaxşı cəlb edən katalizator səthlərini araşdırırlar və reaksiyaları proqnozlaşdırmaq və katalizator dizaynını optimallaşdırmaq üçün kompüter modellərindən və maşın öyrənməsindən istifadə edirlər.

“Biz hələ də hansı PFAS-ın hansı şəraitdə pozulduğunu öyrənirik” dedi Pedro Alvarez, həmmüəllif, Corc R. Brown İnşaat və Ətraf Mühit Mühəndisliyi professoru və Rays Su Texnologiyaları Sahibkarlıq və Tədqiqat İnstitutunun direktoru. “Məlumatlara əsaslanan simulyasiyalar kəşf prosesini kəskin surətdə sürətləndirə bilər.”

Komanda həmçinin fərqli katalitik sistemlərin flüor-karbon bağlarını nə qədər səmərəli şəkildə pozduğunu ədalətli şəkildə müqayisə etmək üçün defluorinasiya sırasına görə elektrik enerjisi (EEOD) adlı yeni enerji metrikasını təqdim etdi. Ənənəvi silmə ölçülərindən fərqli olaraq, EEOD yalnız ayrılmaya deyil, əsl deqradasiyaya diqqət yetirir.

Məqalə PFAS müalicə strategiyalarını təkmilləşdirmək üçün fənlərarası əməkdaşlığa və açıq məlumat mübadiləsinə çağırışla yekunlaşır , bu zaman hər zamankindən daha çox miqyaslı, sərfəli məhvetmə üsullarına ehtiyac var.

“PFAS nəsillərin problemidir” dedi Wong. “Biz gələcək nəsillərə ağıllı, davamlı həllər tapmağı borcluyuq və kataliz onlardan biri ola bilər.”

Daha çox məlumat: Sarah Glass et al, PFAS-ı məhv etmək üçün heterojen katalitik platformalar üçün üstünlüklər, məhdudiyyətlər və innovasiya prioritetləri, Təbiət Suyu (2025). DOI: 10.1038/s44221-025-00433-8

Jurnal məlumatı: Təbiət Suyu 

Rays Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir