Dansk forskningsteam udvikler ét-trins løsning til at fjerne og nedbryde PFAS
![Ph.d.-studerende Charlotte Skjold Qvist Christensen (tv), adjunkt Zongsu Wei (midt) og ph.d.-studerende Allyson Leigh Junker (th), alle en del af forskningsgruppen Water Engineering Innovation på Aarhus Universitet, der arbejder på en simpel, bæredygtig måde til at komme PFAS til livs. Foto: Nicolai Hildebrand.](/data/images/00710/e0e27363-0a03-4d88-b0f2-e32907063b06-w_720.jpg)
”Vi har udviklet flere forskellige metoder, der kan indfange og nedbryde PFAS. Nu er vi ved at samle teknologierne i et samlet design. Vi er det eneste sted i Danmark, der arbejder på en ét-trins løsning til at indfange, opkoncentrere og nedbryde PFAS i én arbejdsgang.”
Sådan siger lektor Zongsu Wei, der leder forskningsgruppen Water Engineering Innovation på Aarhus Universitets Institut for Bio- og Kemiteknologi. Her arbejder 12 af universitetets forskere på at udvikle en miljøvenlig, cirkulær teknologi, der ved hjælp af restbiomasse fra landbruget og solens eget lys kan indfange og derefter nedbryde PFAS i én samlet løsning.
Og det er ikke nogen let opgave: Ordet PFAS dækker over en lang række fluorstoffer, der i årtier og stadig den dag i dag bliver benyttet i et utal af produkter lige fra regntøj og byggematerialer til møbler, brandslukkere, solpaneler, gryder, emballage og maling.
Stofferne er kemisk ekstremt stabile, og derfor akkumuleres de kontinuerligt i mennesker og dyr og i øvrigt alle andre steder i naturen.
Stærk kemisk forbindelse
Kemisk består PFAS af alkylforbindelser (kulstofkæder) hvor flere hydrogenatomer er udskiftet med fluoratomer. Og det er særligt den kemiske binding mellem kulstof- og fluoratomer, der er problemet, når det kommer til at nedbryde PFAS, for denne kemiske forbindelse er en af de kraftigste, der findes.
Den stærke kulstof-fluor-binding gør, at fluorerede stoffer ophobes i naturen. Bindingen er så stærk, at den kan holde i mange år, og når flere af stofferne beklageligvis har en række skadelige effekter på mennesker og miljø, så står vi med et miljøproblem.
I Danmark er PFAS-stoffer bl.a. fundet i en lang række drikkevandsboringer, i overfladeskum på havet, i jord på brandøvelses-pladser og i en lang række andre steder som eksempelvis i økologiske æg. Det er ikke muligt at fjerne PFAS fra alt, men man arbejder på at fjerne PFAS fra grundvandet i de drikkevandsboringer, der er forurenet med stofferne.
Selvrensende, permanent løsning
Miljøstyrelsen fastsatte i 2022 en grænseværdi for grundvand for 4 udvalgte, særligt problematiske PFAS-stoffer på 2 nanogram per liter. Det betød eksempelvis, at samtlige vandboringer i Fanø Kommune ikke overholdt grænseværdierne, hvorfor kommunen måtte installere et midlertidigt filter.
De mest gængse måder at filtrere drikkevand for PFAS i dag er via filtrering med enten aktivt kul-filter, ionbytnings-filter eller med en specialdesignet membran. Alle disse muligheder filtrerer PFAS fra vandet, men destruerer ikke PFAS. Filtrene er derfor alle midlertidige, idet de skal sendes til forbrænding for at destruere det akkumulerede PFAS eller ender på lossepladser.
Den løsning, forskningsgruppen Water Engineering Innovation på Aarhus Universitet arbejder på, er ikke midlertidig, men permanent. Målet er et filter, der konstant indfanger og nedbryder PFAS og regenererer sig selv, og som kan installeres f.eks. ved drikkevandsboringer eller ved rensningsanlæg.
Katalysator og filter
Teknologien har forskningsgruppen bevist i lab-skala. Deres filter kan indfange PFAS og derefter nedbryde stofferne via en metallisk fotokatalysator, der består af titanium dioxid og en række overgangsmetaller. Metal-katalysatorerne er fikseret på et membranfilter, og processen starter, når metallerne udsættes for UV-lys.
”Herved bliver metallernes elektroner exciteret. Det betyder, at de springer op i et højere energiniveau. Når det sker, åbner vi pludselig op for kemiske reaktioner, der ellers ikke normalt ville ske. Vi skaber frie radikaler, som er super-reaktive ioner, der kan angribe de kulstof-fluor-bindinger, der ellers er så svære at nedbryde. Samtidig skaber processen reduktive forhold, der bidrager til den samlede nedbrydning af PFAS,” siger Allyson Leigh Junker, der er ph.d.-studerende i Water Engineering Innovation gruppen, og som netop arbejder med den fotokatalytiske del af teknologien.
Ph.d.-studerende Charlotte Skjold Qvist Christensen, der ligeledes er en del af gruppen, arbejder med selve filteret. I dag benytter man ofte et filter af aktiveret kul, men Charlotte arbejder på at udvikle et filter af biokul.
”Biokul er en analog til aktiveret kul, men er produceret af restbiomasse, oftest fra landbruget. Det kan eksempelvis produceres af halm. Denne gennemgår en termokemisk omdannelse i et iltfattigt miljø, som omdanner biomassen til en slags kulpulver. Processen transformerer strukturen af lignocellulosen i biomassen, og gør det til en slags bæredygtig udgave af aktiveret kul, for kulstoffet, som produktet består af, er det, som planterne tidligere har opfanget fra atmosfæren,” siger hun.
Procesoptimering
Det særlige ved aktiveret kul i modsætning til biokul, er imidlertid at aktiveret kul har et enormt stort overfladeareal, der giver stoffet en ekstremt god adsorptionsevne. Charlotte arbejder på at øge biokullets overfladeareal for at give materialet de samme gode egenskaber som aktiveret kul.
”Vi er oppe på ca. 600 kvadratmeter overfladeareal pr gram, og dermed nærmer vi os kraftigt aktiveret kul. Jo større areal jo bedre, for jo mere PFAS kan binde sig til overfladen,” siger hun.
PFAS binder sig til overfladen via hydrofobiske interaktioner og gennem elektrostatisk tiltrækning. Charlotte arbejder på yderligere at forbedre bindingen via disse mekanismer ved at modificere overfladekemien af biokul.
Tilsammen skal filteret med fikserede fotokatalysatorer kunne fjerne al PFAS fra gennemstrømmende vand. Teamet har i lab-skala indtil videre demonstreret, at filteret kan fjerne over 99 pct. PFAS og at fotokatalysatorerne kan nedbryde 53 pct.
”Så nu arbejder vi på at optimere fotokatalysatoren, finde ud af hvilke metaller, der virker bedst, under hvilke forhold osv.,” siger Allyson Leigh Junker.
Zongsu Wei tilføjer:
”Og så skal vi teste teknologien i renset spildevand. Derefter designer vi en samlet flowreaktor og tester projektet i pilotskala. Forhåbentlig kan det hele integreres i fuld skala i løbet af 3-4 år,” siger han.
For at se denne video fra www.youtube.com, så skal du aceptere cookies på toppen af denne side.Explainer-videoVideokanal
Nøgleord
Kontakter
Lektor Zongsu Wei
Aarhus Universitet, Institut for Bio- og Kemiteknologi
Mail: zwei@bce.au.dk
Tlf.: 93522047
Jesper Bruun
Journalist, Aarhus Universitet
Mail: bruun@au.dk
Tlf.: 42404140
Billeder
![Ph.d.-studerende Charlotte Skjold Qvist Christensen (tv), adjunkt Zongsu Wei (midt) og ph.d.-studerende Allyson Leigh Junker (th), alle en del af forskningsgruppen Water Engineering Innovation på Aarhus Universitet, der arbejder på en simpel, bæredygtig måde til at komme PFAS til livs. Foto: Nicolai Hildebrand.](/data/images/00710/e0e27363-0a03-4d88-b0f2-e32907063b06-w_240.jpg)
![Forskningsgruppen Water Engineering Innovation, Aarhus Universitet. Foto: Marjun Danielsen.](/data/images/00839/ea71176b-0a10-49ed-8838-8497aa55b7c2-w_240.jpg)
![Adjunkt Zongsu Wei, leder af forskningsgruppen Water Engineering Innovation, Aarhus Universitet. Foto: Nicolai Hildebrand.](/data/images/00722/2d5e2167-75a0-4d69-acfc-266a86395d47-w_240.jpg)
![Ph.d.-studerende Charlotte Skjold Qvist Christensen. Foto: Nicolai Hildebrand.](/data/images/00495/235ce491-49a1-4245-885c-27a17aa00d34-w_240.jpg)
![Ph.d.-studerende Allyson Leigh Junker. Foto: Nicolai Hildebrand](/data/images/00838/ab2e5f81-6253-4569-8585-71cd54625f1f-w_240.jpg)
Information om Aarhus Universitet Technical Sciences
Følg pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Technical Sciences
Skriv dig op her, og modtag pressemeddelelser på e-mail. Indtast din e-mail, klik på abonner, og følg instruktionerne i den udsendte e-mail.
Flere pressemeddelelser fra Aarhus Universitet Technical Sciences
Fra hulkort til højhastighedscomputere: 50 år i forskningens tjeneste30.8.2024 11:30:00 CEST | Pressemeddelelse
PORTRÆT: Det var egentlig meningen, at seniorforsker Per Madsen fra Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning (QGG) skulle have overtaget forældrenes gård ved Horsens. Men ryggen sagde nej, så i stedet blev det forskningen, der kaldte. Den 1. september kan Per Madsen fejre 50-års jubilæum i Statens tjeneste.
Disse planter kan booste biodiversiteten på tidligere landbrugsarealer30.8.2024 08:03:00 CEST | Pressemeddelelse
Når du tager landbrugsjord ud af drift, kan du med fordel give en hjælpende hånd til de urter og græsser, som bedst understøtter biodiversiteten. Aarhus Universitet har netop afleveret en liste med anbefalede plantearter til Landbrugsstyrelsen.
Bæredygtigt byggeri er ikke nok – sådan skaber vi et paradigmeskifte i byggeriet28.8.2024 13:08:10 CEST | Pressemeddelelse
Aarhus Center for Regenerativt Byggeri er officielt skudt i gang og med sig starter en bevægelse mod det regenerative byggeri, der ikke blot er bæredygtigt, men som giver mere tilbage til natur, miljø, klima og samfund, end det tager.
Forskning: Sådan kan vi sænke køers klimaaftryk23.8.2024 08:03:00 CEST | Pressemeddelelse
Køer er klimatunge. Men årets Klimavirkemiddelkatalog fra Aarhus Universitet viser veje til at reducere klimaaftrykket fra husdyr markant. Der er både klimatiltag, der kan give gevinster her og nu og potentialer på længere sigt, og her kan både nye stoffer, ændret kost og genetik komme i spil.
Kom til åbning af AU Viborg og mød de nye studerende16.8.2024 11:36:52 CEST | Presseinvitation
Den 22. august byder vi officielt velkommen til de nye studerende på Veterinærmedicin, Dyrevidenskab og Plante- og fødevarevidenskab på AU Viborg. Pressen er inviteret til at overvære den officielle velkomst, se de nyindrettede studiefaciliteter og møde de nye studerende.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum