חוקרות בטכניון פיתחו טכנולוגיה מהירה ויעילה לטיהור מים ממזהמים מסרטנים

חוקרות בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון פיתחו טכנולוגיה חדשנית לסילוק מזהמים מסוכנים ממים המיועדים לשתייה. הטכנולוגיה מסלקת ביעילות של 90% חומרים ממשפחת PFAS. את המחקר ערכו ד"ר עדי רדיאן והפוסט-דוקטורנטית סמפטי קונדו, שפרסמו אותו ב-Chemical Engineering Journal.

ד"ר עדי רדיאן

ד"ר עדי רדיאן

PFAS (חומרים אורגניים מופלרים) היא משפחה של מזהמים בעייתיים הנקראים גם "forever chemicals" בגלל יציבותם הכימית ועמידותם בסביבה. חומרים אלה נמצאים במגוון רחב של מוצרים ובהם ציפוי מחבתות (טפלון), קצף כיבוי, מעכבי בעירה ותוספים דוחי נוזלים. למי התהום הם מגיעים בדרכים רבות ובהן השקייה חקלאית במי קולחין מטוהרים וחילחול של חומרי כיבוי לקרקע. יציבותם והישארותם בסביבה גורמות לכך שהחשיפה אליהם גדלה וכך הם מגיעים לגופנו דרך מי שתייה, אוויר ועוד. מחקרים בין-לאומיים הראו את הסיכון הטמון בהם בהקשרים בריאותיים רבים ובהם תחלואת סרטן, תחלואת לב וכבד, בעיות פוריות, מומים מולדים ונזקים למערכת החיסון. בעקבות זאת החלה ישראל בניטורם של חומרים אלה, ובקיץ האחרון הופסק קידוח מי שתייה בקריות עקב גילוי ריכוז גבוה שלהם.

סילוקם של חומרים אלה מהמים מבוסס כיום על שיטות ספיחה פשוטות וזולות יחסית, אולם הן אינן יעילות מספיק, ובעיקר – הן רק מעבירות את המזהמים מהמים למצעים הסופחים, מה שמצריך פעולות ניקוי נוספות כדי להיפטר מהסופחים. בנוסף, שיטות אלה אינן סלקטיביות, והשימוש בהן מסלק גם חומרים חיוניים מבחינה בריאותית.

שני כיוונים חדשים ומבטיחים בהקשר זה הם שימוש בתהליכי חמצון ושימוש בפולימרים ייעודיים הסופחים ביעילות גבוהה את החומרים המזהמים. ועדיין, עד כה לא הושגה יעילות מספקת בטכנולוגיות אלה.

הפוסט-דוקטורנטית סמפטי קונדו

הפוסט-דוקטורנטית סמפטי קונדו

במחקר הנוכחי נבחנה לעומק האפשרות לשילוב של שני התהליכים האלו – קיבוע באמצעות פולימרים יעודיים ותהליכי חמצון מתקדמים. הממצאים מצביעים על כך שתכנון נכון של המערכת מוביל ליעילות גבוהה, הנשמרת ברמות שונות של מליחות וחומציות (pH). התהליך המוצג במאמר מוביל לסילוק של שבעה סוגי PFAS – גם כשכולם נתונים באותה יחידת נוזל – ביעילות הקרובה ל-90%, וזאת תוך דקות ספורות. ממצאים אלה אומתו בשיטות מגוונות ובהן אנליזה אורגנית וכרומטוגרפיית יונים.

המערכת המוצגת במאמר מבוססת על חומרים טבעיים, בטוחים וזולים. מדובר בשילוב מינרלים מהקרקע – תחמוצות ברזל וחרסית, יחד עם פולימר רב-סוכר. הפולימר והחרסית משמשים כזרז שמקבע את ה-PFAS על שטח הפנים ואז מזרז תהליך חמצון שמפרק את המזהמים לחומרים לא רעילים (יוני פלואור, מים ופחמן דו-חמצני). שילוב זה מוביל להרחקה יעילה של PFAS ואינו משחרר חומרים בלתי רצויים למים, המיועדים כאמור לשתייה.

החוקרות מראות במאמרן כי המערכת האמורה מייתרת את הצורך בתהליכים משלימים כגון חימום, הקרנת UV והפעלת גלי קול, המסרבלים את התהליך ומייקרים אותו.

המחקר נערך במעבדה לכימיה של הקרקע בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית. החוקרות מודות לקרן ליידי דייוויס על מלגת הפוסט-דוקטורט לסמפטי קונדו.

איור: אופן פעולת המערכת. 1. הרחקת המזהמים מהמים וקיבועם על שטח הפנים של השילוב פולימר-חרסית. 2. חמצון המזהמים ליצירת חומרים לא רעילים (מים, חמצן דו-פחמני ויוני פלואור) 3. המצע מתרענן, ובסוף תהליך החמצון אפשר להתחיל סבב סילוק ופירוק חדש.

איור: אופן פעולת המערכת. 1. הרחקת המזהמים מהמים וקיבועם על שטח הפנים של השילוב פולימר-חרסית. 2. חמצון המזהמים ליצירת חומרים לא רעילים (מים, חמצן דו-פחמני ויוני פלואור) 3. המצע מתרענן, ובסוף תהליך החמצון אפשר להתחיל סבב סילוק ופירוק חדש.

למאמר שהתפרסם  ב- Chemical Engineering Journal.