Wetenschappers van het College of Engineering van Temple University onderzoeken of het gebruik van luchtbellen giftige chemicaliën uit oppervlaktewater kan verwijderen voordat het in de kranen van mensen terechtkomt.
Het doel is om tegelijkertijd schadelijke PFAS-chemicaliën en microplastics te verwijderen, en met duurzaamheid in gedachten. De huidige steunpilaar voor het verwijderen van PFAS is effectief, maar ook energie-intensief.
Waterleveranciers zijn verplicht de zogenaamde ‘forever chemicaliën’ de komende vijf jaar te behandelen. Er bestaat echter geen federale regelgeving voor microplastics, die ook PFAS kunnen opnemen en in het milieu kunnen transporteren.
“We moeten ons ook concentreren op het microplastic, omdat PFAS adsorbeert op het oppervlak van het microplastic”, zegt Saiful Islam, een promovendus bij Temple’s milieutechniekprogramma. “De meeste van deze opkomende verontreinigende stoffen bestaan naast elkaar in onze omgeving, evenals in het watersysteem, en al deze verontreinigende stoffen hebben een wisselwerking met elkaar.”
PFAS, een chemische stof die veel wordt gebruikt in consumentenproducten zoals kookgerei met anti-aanbaklaag en waterdichte kleding, maar ook in blusschuim, is in verband gebracht met ernstige gezondheidsproblemen, waaronder sommige vormen van kanker.
De gezondheidsrisico’s die gepaard gaan met PFAS, die jarenlang in de menselijke bloedbaan kunnen blijven, hebben aanleiding gegeven tot talloze rechtszaken tegen chemische fabrikanten, zoals DuPont en 3M.
Waterleveranciers zijn door de Amerikaanse Environmental Protection Agency verplicht om de “forever chemicaliën” in 2031 tot bijna nul terug te brengen.
Islam zei dat op schuim gebaseerde technologie waterleveranciers zou kunnen helpen aan de nieuwe regelgeving te voldoen.
Zijn onderzoek, dat zich nog in de beginfase bevindt, omvat het gebruik van luchtbellen om een schuim te creëren dat tot doel heeft PFAS en microplastics uit oppervlaktewater af te vangen. Het doel is om de verontreinigingen te filteren voordat ze de zuiveringsinstallatie binnenkomen.
PFAS hebben hydrofobe staarten, wat betekent dat ze door water worden afgestoten. Wanneer de luchtbellen in het water worden gebracht, wordt de hydrofobe staart naar de bellen getrokken en komt vast te zitten op het oppervlak. Terwijl de bellen opstijgen, dragen ze de verontreinigingen mee, die vervolgens kunnen worden gescheiden en vernietigd.
De op schuim gebaseerde technologie kan het gebruik van giftige chemicaliën vermijden en is energiezuiniger dan de huidige methoden om PFAS te verwijderen, aldus Islam.
De meeste waterleveranciers gebruiken korrelige actieve kool, wat momenteel de meest betaalbare en effectieve manier is om ‘voor altijd chemicaliën’ te verwijderen. De technologie kan echter gevolgen hebben voor het milieu.
Om actieve kool te produceren, die uit steenkool wordt gemaakt, moet deze aan aanzienlijk hoge temperaturen worden blootgesteld. Bij dat proces kan koolstofdioxide in de atmosfeer terechtkomen.
Zodra de actieve kool is gebruikt om PFAS te elimineren, moeten de materialen worden verwijderd – soms door verbranding of door het naar een stortplaats te sturen.
Actieve kool kan worden gerecycled voor hergebruik, maar ook dat kost veel energie.
Gangadhar Andaluri, assistent-professor civiele techniek en milieutechniek bij Temple, zei dat de op schuim gebaseerde technologie kan helpen energie en afval te verminderen. Het doel is om verontreinigingen rechtstreeks uit oppervlaktewater te behandelen voordat deze de zuiveringsinstallatie binnenkomen.
“Als we deze luchtbellen kunnen gebruiken en PFAS kunnen verdrijven voordat ze zelfs maar in de eerste behandelingsfase terechtkomen, zou dat nuttiger kunnen zijn”, zegt Andaluri, de faculteitsadviseur van Islam.
Hoewel waterleveranciers verplicht zijn om “voor altijd chemicaliën” uit drinkwater te verwijderen, testen of behandelen de meeste microplastics niet.
Micro- en nanoplastics zijn kleine deeltjes afkomstig van plastic afval die in kleine stukjes uiteenvallen en bodem, lucht, voedsel en water vervuilen. Eenmaal ingenomen, kunnen ze zich in het lichaam ophopen.
“Onderzoek toont aan dat nanoplastic wordt aangetroffen in ons menselijke hart- en longweefsel. Daarom is iedereen bezorgd over deze vervuilende stof”, aldus Islam.
Het opsporen van microplastics is echter moeilijk en onderzoek naar behandelingsopties heeft inconsistente resultaten opgeleverd.
“Nanoplastic is een heel klein deeltje, minder dan één nanometer. Er zijn dus aanzienlijke uitdagingen om ze te detecteren en te extraheren”, zei Islam.
Niettemin zeiden de Temple-onderzoekers dat het van cruciaal belang is om te bepalen of behandelingsopties meerdere opkomende verontreinigingen kunnen elimineren. Andaluri zei dat hoewel het team geen co-verontreinigingen van microplastics heeft geanalyseerd, er aanwijzingen zijn dat ze kunnen interageren.
“Als de verontreinigende stoffen in de rivier stromen, hebben ze veel tijd. Ze worden blootgesteld aan allerlei omgevingsomstandigheden en er kunnen enkele interacties zijn”, zei hij. “Er is een kans dat ze zich kunnen hechten, en als we er één kunnen verwijderen, verwijderen we er misschien meerdere.”
Saiful en Andaluri hebben monsters uit de Schuylkill-rivier getest en de op schuim gebaseerde technologie is effectief gebleken in het verwijderen van sommige soorten PFAS en microplastics tot bijna nul. De volgende stappen van het team zijn om samen te werken met lokale afvalwaterbedrijven om meer onderzoek te doen.
