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
Landbruget skriger på akademikere: ”Det er meget mere end gummistøvler og stalde”26.7.2024 15:30:00 CEST | Pressemeddelelse
Arbejdsgivere kan ikke skaffe nok specialister i planter, dyr og miljø og lover nærmest jobsikkerhed.
Flotte ansøgertal til AU Viborg5.7.2024 17:26:17 CEST | Pressemeddelelse
406 unge har valgt en uddannelse på Aarhus Universitets nye uddannelsescampus AU Viborg som deres førsteprioritet. Det er billedet, efter at de foreløbige tal for årets kvote 1-ansøgninger blev offentliggjort i dag.
Studerende på AU Viborg kan få hesten med på campus2.7.2024 13:18:54 CEST | Pressemeddelelse
Som den eneste universitetscampus i landet tilbyder AU Viborg, at studerende kan få opstaldet deres hest på campus. Det er én blandt flere ting, der skal gøre det attraktivt for de studerende at bruge det meste af dagen på campus.
Forskere: Her kan landbruget reducere udledningen af drivhusgasser2.7.2024 10:45:55 CEST | Pressemeddelelse
I forlængelse af den grønne treparts anbefalinger om en CO2 afgift på landbruget, udgiver Aarhus Universitet årets Klimavirkemiddelkatalog. Det sætter tal på effekten af forskellige tiltag, der kan reducere landbrugets udledning af drivhusgasser.
Førende på overset del af den grønne omstilling: Dansk forskningscenter kortlægger afgørende klimagener i afgrøder28.6.2024 08:57:49 CEST | Pressemeddelelse
Ved at kortlægge gener, som gør afgrøder bedre i stand til at tåle tørke, varme eller kulde, skaber forskere fra Aarhus Universitet fundamentet for en grønnere og mere bæredygtig fremtid.
I vores nyhedsrum kan du læse alle vores pressemeddelelser, tilgå materiale i form af billeder og dokumenter samt finde vores kontaktoplysninger.
Besøg vores nyhedsrum