Ny teknologi kan bane vej for at nedbryde “evighedskemikalier”

En nyopdaget katalysator fra Aarhus Universitet kan blive et vigtigt skridt i kampen mod PFAS – de såkaldte “evighedskemikalier”, som i dag er notorisk svære at nedbryde. I laboratorieforsøg har forskerne formået at nedbryde PFAS-stoffet PFOA fuldstændigt på blot tre timer ved hjælp af ultraviolet lys og minimale mængder katalysator.

Det oplyser Aarhus Universitet i en pressemeddelelse. 

”I stedet for at bruge mere energi forsøger vi at gøre molekylet mindre stabilt,” siger lektor Zongsu Wei. 

Han tilføjer:

”For hvis vi kan svække bindingen først, bliver den også langt lettere at bryde.”

Går direkte efter kemiens stærkeste binding

Den nye teknologi adresserer en af de største udfordringer i moderne miljøkemi. Nemlig den ekstremt stærke binding mellem kulstof og fluor, som gør PFAS-stoffer næsten umulige at nedbryde.

Katalysatoren, der er udviklet i samarbejde med forskere fra Stockholms Universitet og Tunesiens Nationale Center for Forskning i Materialevidenskab, er designet til aktivt at svække denne binding, før selve nedbrydningen sker.

Materialet består af bismuth kombineret med små mængder titanium og er konstrueret med særlige aktive overflader, hvor PFAS-molekyler kan binde sig. Her opstår en forskydning i elektronerne, som gør molekylet mere ustabilt og dermed lettere at nedbryde.

”Det svarer lidt til, at vi trækker i molekylet, så bindingen bliver længere og mindre stabil. Det er det, der gør det muligt at aktivere det med lys,” forklarer Zongsu Wei.

Små mængder med stor effekt

Et af de mest opsigtsvækkende resultater er, hvor lidt materiale der skal til for at opnå effekt.

Forskerne opnår fuld nedbrydning ved koncentrationer helt ned til 5 milligram per liter. Det peger på, at effektiviteten ikke afhænger af mængden af katalysator, men af dens præcise design og overfladestruktur.

”Vi kan se, at det er overfladens kemi, der driver processen. Hvis vi bare tilsætter mere materiale, bliver systemet faktisk mindre effektivt, fordi lyset ikke kan trænge igennem,” siger Zongsu Wei.

Samtidig viser målinger, at fluor frigives som fluorid-ioner, hvilket er en klar indikation på, at de stærke bindinger faktisk bliver brudt og ikke blot omdannet til andre forbindelser.

Et udbredt problem uden enkle løsninger

PFAS dækker over en stor gruppe syntetiske kemikalier, der er udviklet til at modstå varme, vand og fedt. Netop de egenskaber har gjort dem attraktive i industrien – men også ekstremt problematiske for miljøet.

I dag håndteres PFAS ofte ved at filtrere dem fra vand og flytte dem et andet sted hen, frem for at nedbryde dem.

”I dag ender vi ofte med at flytte PFAS fra ét sted til et andet med filtre i stedet for egentlig at fjerne dem,” siger Zongsu Wei.

Den nye katalysator forsøger i stedet at angribe problemet ved roden ved at gøre molekylerne kemisk sårbare, inden nedbrydningen finder sted.

Stadig på laboratoriestadiet

Teknologien er dog endnu ikke klar til implementering i stor skala.

Forskerne har testet løsningen både i rent vand og i grundvand, hvor effektiviteten falder, fordi andre stoffer konkurrerer om plads på katalysatorens overflade. Derudover varierer effekten afhængigt af PFAS-type og forhold som pH-værdi.

”Det her er stadig laboratorieforskning,” understreger Zongsu Wei. 

Han fortsætter: 

”Men vi får en vigtig indsigt i, hvordan vi kan designe materialer, der målrettet aktiverer meget stabile molekyler.”

Til gengæld viser forsøgene, at katalysatoren kan genbruges over flere cyklusser, hvilket er afgørende for en potentiel fremtidig anvendelse.

Fremtidens vandrensning

Studiet peger på en bredere tilgang til håndtering af svært nedbrydelige stoffer, hvor fokus flyttes fra energi til materialedesign.

Ifølge forskerne kan samme princip anvendes til andre typer forurening, hvis man kan kontrollere, hvordan molekyler binder sig til overflader.

”Hvis vi kan styre, hvordan molekyler interagerer med en overflade, kan vi også begynde at styre, hvordan de nedbrydes,” siger Zongsu Wei.

For Aarhus’ tech- og forskningsmiljø understreger gennembruddet potentialet i deeptech og materialeforskning som en central drivkraft i udviklingen af nye løsninger på globale miljøudfordringer.

Nyheden er bragt i samarbejde med TechSavvy