ΔΙΑΛΥΟΥΝ ΤΑ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΑ “PHAS” ΣΤΟ ΝΕΡΟ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΦΩΤΟΣ

31/08/2025

Tα PFAS, γνωστά και ως «αιώνια χημικά», αποτελούν σοβαρό περιβαλλοντικό κίνδυνο. Xιλιάδες συνθετικές χημικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες σε προϊόντα ευρείας χρήσης, όπως αντικολλητικά σκεύη, αδιάβροχα υφάσματα, αφρούς πυρόσβεσης, ακόμη και σε ορισμένα καλλυντικά είναι σχεδόν αδύνατον να διασπαστούν στη φύση. Αυτές οι ουσίες αποτελούν τα λεγόμενα «forever chemicals». Τα PHAS συσσωρεύονται στο περιβάλλον και στον ανθρώπινο οργανισμό προκαλώντας σοβαρά προβλήματα στη υγεία. Έχουν συνδεθεί με καρκίνους, ορμονικές διαταραχές, προβλήματα γονιμότητας, αυξημένη χοληστερόλη, και βλάβες στο ανοσοποιητικό.

Ωστόσο μια μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας παρουσίασε πρόσφατα μια πρωτοποριακή μέθοδο καταστροφής τους, η οποία δημιουργεί βάσιμες ελπίδες για την αντιμετώπιση αυτής της παγκόσμιας απειλής. Στην έρευνά τους, που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Small, παρουσιάζουν την κατασκευή ενός φωτοκαταλυτικού υλικού, του CdIn₂S₄ (θειούχο κάδμιο-ίνδιο), το οποίο με τη βοήθεια του φωτός διασπά σχεδόν πλήρως το PFOS, που συγκαταλέγεται σε ένα από τα πιο επίμονα και επικίνδυνα PFAS.

ΗΜΙΑΓΩΓΟΣ ΠΟΥ ΜΕΤΑΤΡΕΠΕΙ ΤΟ ΦΩΣ ΣΕ ΧΗΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Το CdIn₂S₄ είναι ένα υλικό που ανήκει στους ημιαγωγούς. Διαθέτει την ικανότητα να απορροφά φως, τόσο υπεριώδες όσο και ορατό και να το μετατρέπει σε χημική ενέργεια, παράγοντας φορτισμένα σωματίδια (ηλεκτρόνια και οπές) που μπορούν να διασπάσουν χημικούς δεσμούς.

Στη συγκεκριμένη μελέτη, οι επιστήμονες παρασκεύασαν το CdIn₂S₄ σε μορφή μικρο-πυραμίδων, μέσω μιας διαδικασίας που λέγεται υδροθερμική σύνθεση. Αυτή η μορφή δεν είναι τυχαία: η επιφάνειά της και η γεωμετρία της αυξάνουν την απορρόφηση φωτός και τη χημική δραστικότητα.

ΠΩΣ ΣΠΑΝΕ ΟΙ «ΑΤΣΑΛΙΝΟΙ» ΔΕΣΜΟΙ ΤΩΝ PFAS

Η δυσκολία με τα PFAS είναι οι εξαιρετικά ισχυροί δεσμοί άνθρακα–φθορίου. Για να «σπάσει» ένας τέτοιος δεσμός χρειάζεται τεράστια ενέργεια ή πολύ ειδικές συνθήκες.

Οι περισσότερες κλασικές μέθοδοι, όπως η οξείδωση με ριζικά υδροξυλίου, αποτυγχάνουν να καταστρέψουν πλήρως αυτούς τους δεσμούς. Το CdIn₂S₄ όμως λειτούργησε διαφορετικά: Χρησιμοποίησε τα ηλεκτρόνια που παράγονται όταν το υλικό φωτίζεται για να επιτεθεί στους ισχυρούς αυτούς δεσμούς μέσω αναγωγής. Αυτός ο μηχανισμός αποδείχθηκε εξαιρετικά αποτελεσματικός.

ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΣΧΕΔΟΝ 100% ΜΕΣΑ ΣΕ ΜΙΑ ΗΜΕΡΑ ΧΩΡΙΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΝΕΩΝ ΡΥΠΩΝ

Σε συνθήκες βέλτιστης φωτεινής ισχύος, το CdIn₂S₄ πέτυχε απομάκρυνση PFOS 99% ± 7% και αποφθορίωση 97% ± 22% μέσα σε 24 ώρες.Η διαδικασία δεν άφησε πίσω μικρότερα PFAS, κάτι που συχνά συμβαίνει με άλλες μεθόδους.

Όταν συγκρίθηκε με την κλασική μέθοδο κTiO₂, το CdIn₂S₄ υπερείχε συντριπτικά. Το TiO₂ πέτυχε μόλις ~20% απομάκρυνση και ~10% αποφθορίωση στο ίδιο χρονικό διάστημα.

Η ΔΟΚΙΜΗ ΣΕ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΟ ΜΟΛΥΣΜΕΝΟ ΝΕΡΟ

Η πιο εντυπωσιακή δοκιμή έγινε σε δείγμα νερού από εγκατάσταση επεξεργασίας υπόγειων υδάτων στη Νότια Αυστραλία, μολυσμένο από αφρούς πυρόσβεσης (AFFF). Το δείγμα περιείχε τουλάχιστον 8 διαφορετικά PFAS. Τα αποτελέσματα έδειξαν συνολική απομάκρυνση PFAS: 78% ± 7% και αποφθορίωση: 109% ± 42%

Τα PFAS με μεγαλύτερη ανθρακική αλυσίδα (π.χ. PFOS) απομακρύνονταν πιο εύκολα από τα μικρότερα, λόγω μεγαλύτερης υδροφοβικότητας και ισχυρότερης προσκόλλησης στον καταλύτη.

ΤΑ ΖΗΤΗΜΑΤΑ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΑ ΕΠΟΜΕΝΑ ΒΗΜΑΤΑ

Παρά την επιτυχία, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μετά από τρεις κύκλους χρήσης, το CdIn₂S₄ παρουσίασε:

Διάβρωση του θείου κατά ~10%
Μικρή απώλεια καδμίου και ινδίου (~2%)
Αλλαγές στη μορφολογία του (παραμόρφωση μικρο-πυραμίδων).

Για να αντιμετωπιστεί αυτό, προτείνουν:

Δημιουργία ετεροδομών (π.χ. συνδυασμός με άλλα υλικά).
Χρήση υποστηρικτικών επιφανειών ή συνεκταλυτών.
Βελτιστοποίηση του περιβάλλοντος αντίδρασης (π.χ. ρύθμιση pH, αλλαγή παγιδευτών οπών).

ΝΕΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΤΗΣ ΔΗΜΟΣΙΑΣ ΥΓΕΙΑΣ

Η ίδια τεχνολογία μπορεί να αξιοποιηθεί και σε άλλους τομείς:

Καθαρισμός βιομηχανικών αποβλήτων
- Αποικοδόμηση τοξικών οργανικών ενώσεων σε λύματα βιομηχανίας χρωμάτων, φαρμάκων ή φυτοφαρμάκων.
Περιβαλλοντική αποκατάσταση
- Καθαρισμός μολυσμένων λιμνών, ποταμών και υπόγειων υδάτων.
Ανάκτηση πολύτιμων στοιχείων
- Επαναχρησιμοποίηση του φθορίου που απελευθερώνεται, π.χ. σε οδοντιατρικά προϊόντα ή λιπάσματα.
Παραγωγή καθαρής ενέργειας
- Χρήση της φωτοκαταλυτικής δράσης για διάσπαση νερού και παραγωγή υδρογόνου.

Η μελέτη του Πανεπιστημίου της Αδελαΐδας δείχνει ότι η επιστήμη μπορεί να βρει πρακτικές, χαμηλής ενέργειας λύσεις σε περιβαλλοντικά προβλήματα που μέχρι τώρα θεωρούνταν σχεδόν άλυτα.
Το CdIn₂S₄, με τις κατάλληλες βελτιώσεις, μπορεί να αποτελέσει βασικό «εργαλείο» σε μια νέα γενιά τεχνολογιών για τον καθαρισμό του νερού και την προστασία της δημόσιας υγείας.