הסרת חומר מזהם ממי שתייה ושפכים

חוקרים מבית הספר לכימיה באוניברסיטת גלאזגו פיתחו מערכת חדשנית המאפשרת להסיר באופן יעיל את ביספנול A (BPA) - מזהם פלסטיק נפוץ - ממי שתייה ושפכים ללא שימוש בכימיקלים נוספים. BPA משמש לייצור מוצרי פלסטיק רבים, אך הוא ידוע כמפריע לפעילות ההורמונלית בגוף, נקשר לפגיעה בהתפתחות עוברים ואף משויך למחלות כרוניות אצל מבוגרים. אף שמאזכרים רגולטוריים צמצמו את השימוש בו באריזות מזון ובקבוקים רב־פעמיים, עשרות שנות שימוש תעשייתי הפכו אותו למזהם נפוץ במקורות מים ברחבי העולם.

טכנולוגיה שמחקה את פני השמש

המערכת שפיתחו החוקרים משתמשת בגלי אולטרסאונד בשילוב שני תדרים, 20 קילוהרץ ו־37 קילוהרץ, כדי ליצור במים המזוהמים מיליוני בועות מיקרוסקופיות עתירות אנרגיה. קריסת הבועות יוצרת תנאים קיצוניים של חום ולחץ, המזכירים את אלו השוררים בפני השמש. בתנאים אלה נוצרים "אזורים חמים" שמפרקים את מולקולות ה־BPA לחומרים בלתי מזיקים כגון פחמן דו־חמצני. בשיטה זו אין צורך בשימוש בזרזים או בכימיקלים, לפיכך לא נותרים תוצרי לוואי מזיקים.

הבדיקות שבוצעו במעבדה הראו כי בתוך 40 דקות של טיפול אפשר לפרק עד 94% ממולקולות ה־BPA בדגימות מזוהמות. כמו כן נרשמה ירידה של 67% במדד הביקוש הכימי לחמצן (COD) - מדד מקובל בתעשיית המים להערכת איכות המים לפי כמות החמצן הנדרשת לחמצון מלא של כל החומר האורגני במים.

יתרונות לעומת שיטות קיימות

כיום תחנות טיהור מים שמנסות להתמודד עם BPA נעזרות בדרך כלל בשיטות כגון ספיחה על פחם פעיל או טיפול בבוצה ביולוגית. שיטות אלו אוספות את המזהם אך אינן מפרקות אותו, ולכן נדרשים שלבים נוספים לטיפול הפסולת ושינועה. השיטה של אוניברסיטת גלאזגו מבטלת צורך זה שכן היא מפרקת את המזהם כבר בשלב הטיפול הראשוני.

החוקרים מאמינים כי המערכת יכולה להשתלב בעתיד במפעלי טיהור מים עירוניים ותעשייתיים ואף להתמודד עם מזהמים עיקשים במיוחד כגון חומרים ממשפחת PFAS ("כימיקלי נצח"). הצוות נמצא כעת בשלב הגדלת קנה המידה של המערכת לטיפול בנפחי מים גדולים יותר, בד־בבד עם ניסויים במזהמים נוספים.

המחקר הוא חלק מסדרת פיתוחים בתחום הסונוכימיה - שימוש בגלי קול להנעת תגובות כימיות - בהובלת פרופ' מארק סימס. בחודש יוני הצוות הציג פריצת דרך נוספת: הוא הצליח לייצר חנקות מאוויר ומים באמצעות אולטרסאונד, מה שעשוי לאפשר ייצור דשנים באופן מקיים.

לדברי החוקרים, אולטרסאונד לא צפוי להחליף את מערכות טיהור השפכים הקיימות, אך הוא יכול לשמש פתרון ממוקד לבעיות סביבתיות ספציפיות שבהן נדרש פירוק כימי של מזהמים מורכבים. "התנאים בתוך הבועות המיקרוסקופיות קיצוניים במיוחד, אך אפשר לעמוד ליד המערכת ולצפות בפירוק המזהם בלי להזדקק לציוד מגן", ציינו.

לפרטים נוספים

צילום: אוניברסיטת גלזגו