ماده جدید سریع الاثر، مواد شیمیایی سرسخت و دائمی را در عرض چند ثانیه از آب حذف می‌کند

دانشمندان موفق به توسعه ماده‌ای نوآورانه شده‌اند که قادر است ترکیبات شیمیایی مقاوم و ماندگار موجود در آب را تنها در عرض چند ثانیه حذف کند؛ پیشرفتی چشمگیر که می‌تواند تحولی اساسی در پالایش آب و حذف آلاینده‌های موسوم به "مواد شیمیایی دائمی" ایجاد کند.

کد خبر: ۱۳۴۰۱۲۸

شنبه - ۱۵ آذر ۱۴۰۴ / December 06, 2025

به گزارش خبرنگار دانش و فناوری خبرگزاری دانشجو، آلودگی PFAS به یکی از مهمترین مسائل زیست محیطی دهه گذشته تبدیل شده است. این مواد شیمیایی در همه چیز از قابلمه‌های نچسب و لباس‌های ضد آب گرفته تا فوم‌های آتش نشانی صنعتی وجود دارند.

با گذشت زمان، PFAS به رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و آب‌های زیرزمینی نفوذ می‌کند و در نهایت به شیر‌های آب خانگی می‌رسد. مطالعات، PFAS را در خاک، حیات وحش و حتی جریان خون انسان شناسایی کرده‌اند.

از آنجا که آنها به راحتی تجزیه نمی‌شوند، جوامع در سراسر جهان با قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آنها مواجه هستند و راه‌حل‌های محدودی برای حذف آنها از آب آشامیدنی وجود دارد. سیستم‌های تصفیه فعلی اغلب به کربن فعال یا بیوچار متکی هستند.

این مواد به آرامی عمل می‌کنند و ظرفیت جذب محدودی دارند. در بسیاری از موارد، آنها همچنین زباله‌های ثانویه‌ای ایجاد می‌کنند که نیاز به تصفیه یا دفع جداگانه دارند. با افزایش تقاضا برای روش‌های حذف سریع‌تر، مقیاس‌پذیرتر و پاک‌تر، محققان در حال رقابت برای طراحی فناوری کارآمدتر هستند.

در همین راستا، یک تیم تحقیقاتی ماده‌ای را مهندسی کرده‌اند که PFAS را در عرض چند ثانیه از آب حذف می‌کند. هیدروکسید دوگانه لایه‌ای نیترات‌دار، اسید پرفلوئورواکتانوئیک، یکی از رایج‌ترین مواد شیمیایی PFAS موجود در منابع آب آلوده را هدف قرار می‌دهد.

این ماده به ظرفیت جذب بالای ۱۷۰۲ میلی‌گرم در هر گرم دست یافت که آن را در میان مؤثرترین مواد گزارش‌شده تاکنون قرار می‌دهد.

PFAS که اغلب به عنوان مواد شیمیایی دائمی توصیف می‌شوند، به دلیل مقاومت در برابر تجزیه طبیعی، پایدار می‌مانند.

پیوند‌های قوی کربن-فلوئور آنها را بسیار پایدار می‌کند، که همین امر تصفیه آنها را پس از ورود به سیستم‌های آبی دشوار می‌سازد. جوامعی که آب‌های زیرزمینی آلوده دارند، سال‌هاست که با مشکل مواجه هستند، زیرا راه‌حل‌های موجود می‌توانند کند، گران یا متناقض باشند.

چالش PFAS

آلودگی PFAS گسترده و مدیریت آن دشوار است. این مواد شیمیایی در محصولات تولیدی و مصرفی رایج هستند و پس از آزاد شدن، به سرعت از طریق خاک و آب منتقل می‌شوند.

تداوم آنها نگرانی‌هایی را در مورد سلامت، از جمله ارتباط با اختلال در سیستم ایمنی، برخی سرطان‌ها و خطرات رشدی، ایجاد می‌کند.

با افزایش آزمایش‌ها و مقررات در سطح جهانی، نیاز به ابزار‌های حذف مؤثر همچنان رو به افزایش است. محققانی که در حال توسعه ماده جدید هستند، برای رفع این شکاف‌ها تلاش می‌کنند. آنها قصد داشتند راهکاری طراحی کنند که سریع عمل کند، مقادیر زیادی را حذف کند و بادوام باقی بماند.

نویسنده‌ی اصلی این مطالعه گفت: «هدف ما ایجاد ماده‌ای بود که به محض مواجهه با PFAS، آنها را جذب کند و در عین حال پایدار و قابل استفاده مجدد باقی بماند.»

این محقق افزود که ساختار لایه‌ای عملکرد بهتری نسبت به حد انتظار داشت. ما از دیدن اینکه این ساختار لایه‌ای نه تنها PFOA را با راندمان فوق‌العاده‌ای به دام می‌اندازد، بلکه یکپارچگی خود را در طول چرخه‌های بازسازی مکرر نیز حفظ می‌کند، هیجان‌زده شدیم.

نحوه عملکرد مواد

این تیم تحقیقاتی با استفاده از یک روش بهینه هیدرولیز اوره، هیدروکسید دوگانه لایه‌ای CuAl کریستالی را ایجاد کردند. با کنترل دقیق pH و نسبت‌های فلزی، آنها ساختاری با یون‌های نیترات با پیوند ضعیف تولید کردند.

این یون‌ها به سرعت با مولکول‌های PFOA در شرایط آب خنثی تبادل می‌شوند که امکان حذف سریع و بدون پیش‌تیمار شیمیایی را فراهم می‌کند. این سیستم همچنین در تنظیمات بستر ثابت پیوسته کار کرد و پتانسیل طرح‌های فیلتراسیون در دنیای واقعی را نشان داد.

آزمایش‌ها با نمونه‌های آب طبیعی نتایج ثابتی را نشان دادند، نه فقط عملکرد آزمایشگاهی کنترل‌شده. این ماده در طول بازسازی، ساختار و عملکرد خود را حفظ کرد، ویژگی‌ای که بسیاری از روش‌های موجود از ارائه آن ناتوان هستند.

این تیم خاطرنشان می‌کند که فرآیند احیا هنوز به اصلاح نیاز دارد، به خصوص در از بین بردن بقایای فلوئور. بدون بهبود، دفع و مدیریت بلندمدت زباله همچنان چالش‌برانگیز است. حتی با وجود این محدودیت‌ها، این مطالعه گامی امیدوارکننده به سوی درمان مقیاس‌پذیر با PFAS است.

محققان معتقدند پیشرفت مداوم در مواد لایه‌ای می‌تواند از زیرساخت‌های آبی ایمن‌تر و در دسترس‌تر پشتیبانی کند. در صورت توسعه بیشتر، این ماده می‌تواند راه‌حلی سریع‌تر، تمیزتر و بادوام‌تر برای آلودگی PFAS به جوامع ارائه دهد.