I ricercatori hanno dimostrato che possono attrarre, catturare e distruggere i PFAS, un gruppo di sostanze regolamentate a livello federale che si trovano in qualsiasi cosa, dai rivestimenti antiaderenti allo shampoo e soprannominate "le sostanze chimiche per sempre" a causa della loro persistenza nell'ambiente naturale.

Utilizzando un elettrodo di copolimero sintonizzabile, gli ingegneri dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno catturato e distrutto le sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche presenti nell'acqua mediante reazioni elettrochimiche. Lo studio proof-of-concept è il primo a dimostrare che i copolimeri possono guidare applicazioni ambientali elettrochimiche, hanno detto i ricercatori.

I risultati dello studio sono pubblicati sulla rivista Materiali funzionali avanzati .

"L'esposizione ai PFAS ha recentemente ricevuto un'intensa attenzione a causa della loro diffusa presenza nei corpi idrici naturali, suolo e acqua potabile contaminati, " ha detto Xiao Su, un professore di ingegneria chimica e biomolecolare che ha guidato lo studio in collaborazione con i professori di ingegneria civile e ambientale Yujie Men e Roland Cusick.

I PFAS sono tipicamente presenti in basse concentrazioni, e i dispositivi o i metodi progettati per rimuoverli devono essere altamente selettivi nei loro confronti rispetto ad altri composti trovati nelle acque naturali, hanno detto i ricercatori. I PFAS sono caricati elettricamente, tenuti insieme da legami altamente stabili, e sono resistenti all'acqua, rendendoli difficili da distruggere utilizzando i metodi tradizionali di smaltimento dei rifiuti.

"Abbiamo trovato un modo per sintonizzare un elettrodo di copolimero per attirare e adsorbire, o catturare, PFAS dall'acqua, " Su ha detto. "Il processo non solo rimuove questi pericolosi contaminanti, ma li distrugge anche simultaneamente usando reazioni elettrochimiche all'elettrodo opposto, rendendo l'intero sistema altamente efficiente dal punto di vista energetico."

Per valutare il metodo, il team ha utilizzato vari campioni di acqua che includevano acque reflue municipali, tutti addizionati con una concentrazione bassa o moderata di PFAS.

"Entro tre ore dall'inizio del processo di adsorbimento elettrochimico in laboratorio, abbiamo visto una riduzione del 93% della concentrazione di PFAS nei campioni addizionati a bassa concentrazione e una riduzione dell'82,5% con campioni addizionati a concentrazione moderata, che mostra che il sistema può essere efficiente per diversi contesti di contaminazione, come nell'acqua potabile o persino nelle fuoriuscite di sostanze chimiche, " disse Su.

Sulla base dei concetti proposti per la prima volta nel precedente lavoro di Su sulla rimozione dell'arsenico, il processo combina le fasi di separazione e reazione in un unico dispositivo. "Questo è un esempio di ciò che chiamiamo intensificazione dei processi, che riteniamo sia un approccio importante per affrontare le preoccupazioni ambientali legate all'energia e all'acqua, " disse Su.

Il team prevede di continuare a lavorare con vari contaminanti emergenti, compresi gli interferenti endocrini. "Siamo anche molto interessati a vedere come questi concetti di base del copolimero potrebbero funzionare al di fuori dei sistemi ambientali e aiutare a eseguire separazioni chimiche impegnative, come la purificazione dei farmaci nell'industria farmaceutica, " disse Su.