Vědci objevili dva účinné způsoby, jak zničit věčné chemikálie

Foto: B. Schröder/HZDR

Vědci z výzkumných organizací našli dva silné nové způsoby, jak zničit věčné chemikálie. Kombinace kolabujících bublin a studené plazmy by mohla konečně nabídnout způsob, jak zničit odolné PFAS „věčné chemikálie“ ve vodě.

Autor původního článku: redakce

Datum: 19. července 2026
Zdroj: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
Souhrn: Vědci testují dva slibné způsoby, jak zničit PFAS, odolné „věčné chemikálie“, které se mohou hromadit ve vodě a odolávat běžnému zpracování. Jedna metoda využívá kolaps parních bublin k vytvoření extrémního tepla a reaktivních molekul, zatímco druhá využívá studenou plazmu a stoupající plynové bubliny k vytažení PFAS na povrch a jejich rozložení.

Plazma a kavitace: Nové přístupy

Výzkumníci v Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) testují dvě technologie navržené k ničení per- a polyfluoralkylových látek (PFAS), rozsáhlé rodiny průmyslových chemikálií známých svou odolností vůči přirozeným a konvenčním rozkladným procesům. První přístup využívá hydrodynamickou kavitaci, která vytváří a kolabuje malé parní bubliny v kontaminované vodě. Druhá metoda kombinuje studenou atmosférickou plazmu s disperzí plynu. Analýzy provedené odborníky z Helmholtzova centra pro výzkum životního prostředí (UFZ) potvrdily, že molekuly PFAS byly degradovány a že během zpracování byl uvolněn fluorid.

Jakmile budou technologie dostatečně rozvinuty pro komerční použití, mohly by pomoci průmyslu zpracovávat kontaminovanou odpadní vodu před jejím dosažením řek, jezer a oceánů.

Proč je PFAS tak těžké zničit

Některé PFAS jsou podezřelé z poškozování genetického materiálu a zvyšování rizika rakoviny, ačkoli biologické účinky mnoha sloučenin v této skupině jsou stále špatně pochopeny. Více než 10 000 krátkých a dlouhých průmyslových chemikálií je klasifikováno jako PFAS. Jejich mimořádná odolnost pochází z velmi stabilních vazeb uhlík-fluor, které patří mezi nejsilnější vazby v organické chemii. Tato odolnost si vysloužila PFAS přezdívku „věčné chemikálie“.

PFAS mohou vstupovat do řek a oceánů prostřednictvím odpadních vod a nyní se rozšířily po celém světě. Výzkumníci nedávno také zjistili vysoké koncentrace v řece Labe, což vytváří možné zdravotní riziko pro rostliny, zvířata a lidi.

V rámci německé „Národní vodní strategie“, která si klade za cíl chránit vodní zdroje a zajistit zásobování pitnou vodou v zemi, vědci z HZDR zkoumají způsoby, jak snížit kontaminaci PFAS a systematicky ničit chemikálie, spíše než je jen odstraňovat nebo přemisťovat.

Kolabující bubliny vytvářejí extrémní podmínky

„V hydrodynamické kavitaci procházíme vodou obohacenou o PFAS skrze zúžení, čímž vytváříme malé parní bubliny,“ vysvětluje Dr. Sebastian Reinecke, vedoucí oddělení vodních a environmentálních technologií v HZDR. Dlouhé řetězce PFAS se chovají jako povrchově aktivní látky, což způsobuje, že se shromažďují na bublinách. Jakmile voda projde za zúženou část, tlak stoupá a bubliny násilně kolabují.

„Když bubliny prasknou pod rostoucím okolním tlakem ve vodě za zúžením, PFAS, které jsou připojeny k bublinám, jsou vystaveny lokálnímu nárůstu teploty o několik tisíc stupňů Celsia,“ vysvětluje Reinecke. Kavitace také vytváří vysoce reaktivní hydroxylové radikály. Tyto molekuly snadno reagují s blízkými látkami a mohou pomoci zničit sloučeniny vzniklé během počátečních fází rozkladu PFAS.

„Naše hypotéza je, že napadají meziprodukty, což významně zvyšuje degradaci PFAS.“

Huaccallo-Aguilar a její kolegové prokázali, že kavitace může degradovat PFAS v pitné vodě a zároveň mineralizovat organicky vázaný fluor. Jak léčba pokračovala, množství fluoridu měřené ve vodě se stabilně zvyšovalo, což naznačuje, že fluor byl oddělen od původních molekul PFAS.

Experimenty se zaměřily na perfluorooktan sulfonát (PFOS), dobře prozkoumaného a mimořádně odolného člena rodiny PFAS. Na konci testu proces degradoval asi 37 procent rozpuštěných molekul PFOS při zachování stabilní rychlosti rozkladu.

„Nyní provádíme následné experimenty ke zvýšení rychlosti degradace,“ vysvětluje Reinecke. „Naším cílem je zlepšit proces na rychlost degradace více než 80 procent PFAS v roztoku a mineralizovat více než 50 procent fluoru vázaného v chemikáliích – to znamená, rozložit vazby uhlík-fluor, které jsou typické pro PFAS.“

Studená plazma rychle napadá PFAS

V samostatné sérii experimentů environmentální inženýr Dr. Amit Kumar kombinoval studenou atmosférickou plazmu s disperzí plynu k ničení PFAS. Metoda funguje za normálních okolních podmínek a nevyžaduje katalyzátory ani přidané chemikálie. Během svého doktorského výzkumu Kumar studoval, jak reaktivní chemické druhy produkované plazmou mohou rozkládat mikropolutanty. Tyto poznatky přizpůsobil pro experimenty s PFAS.

„Generovali jsme plazmu na povrchu vody a současně zaváděli plyn do vody kontaminované PFAS,“ říká Sebastian Reinecke, vysvětlující experimentální uspořádání. „PFAS se připojují k povrchu plynových bublin. Jak stoupají, voda je neustále cirkulována. To přivádí PFAS na povrch, kde jsou rozkládány v plazmě.“

Plazmové ošetření téměř úplně degradovalo jak dlouhé, tak krátké řetězce PFAS. Také uvolnilo asi 35 procent atomů fluoru původně vázaných v chemikáliích, přeměňujíc je na fluoridové soli.

Výsledky byly rychlejší než ty produkované kavitací, ale metoda měla také důležité nevýhody. „Zatímco tato metoda má výrazně rychlejší reakční kinetiku než kavitace, také spotřebovává mnohem více energie na jednotku objemu,“ poznamenává Reinecke. „Navíc proces generuje řadu transformačních produktů, které jsme dosud nemohli podrobně prozkoumat – například plynové sloučeniny, které se tvoří během reakce.“

Probíhají další experimenty, aby se zjistilo, zda některé z těchto transformačních produktů mohou představovat zdravotní rizika. Výzkumníci také chtějí identifikovat způsoby, jak zabránit vzniku potenciálně nebezpečných látek.

Kombinace kavitace a plazmy

Tým nyní přizpůsobuje plazmový systém pro zpracování většího množství kontaminované vody. Použitím více elektrod a technického plynového injektoru výzkumníci zvyšují reakční objem z přibližně 50 mililitrů na pět litrů. Jejich dlouhodobým cílem je kombinovat plazmové ošetření s hydrodynamickou kavitací, čímž by se síly obou technologií spojily do jednoho systému.

„Věřím, že dosáhneme vysokých rychlostí degradace kombinací vysoce reaktivních druhů z plazmy s účinky kavitace,“ říká Reinecke. Pokud se kombinovaný přístup ukáže jako úspěšný, mohl by vést k nové a efektivnější technologii pro ničení PFAS v kontaminované vodě před tím, než se chemikálie rozšíří do životního prostředí.

Tento výzkum byl financován z Impulsního a síťového fondu Helmholtzovy asociace prostřednictvím Laboratoře pro čistou vodní technologii (CLEWATEC), Helmholtzova inovační laboratoř, pod referenčním číslem HIL-A02. Projekty „HyKaPro SAB-EFRE“ a „Plasma4PFAS SAB-EFRE“ jsou spolufinancovány Evropskou unií a daňovými příjmy schválenými Saským parlamentem ve státním rozpočtu.

Mohlo by vás zajímat

Původní článek: Scientists found two powerful new ways to destroy forever chemicals

Nejčastější dotazy

Co jsou to věčné chemikálie?

Věčné chemikálie, známé také jako PFAS, jsou skupinou syntetických látek, které se vyznačují svou odolností vůči rozkladu. Tyto chemikálie se hromadí v životním prostředí a mohou mít negativní dopady na zdraví lidí a zvířat.

Jaké jsou nové metody zničení PFAS?

Vědci objevili dvě nové metody pro zničení PFAS: první využívá kolaps parních bublin k vytvoření extrémního tepla a reaktivních molekul, druhá metoda využívá studenou plazmu k vytažení PFAS na povrch a jejich následnému rozložení.

Jaké jsou výhody těchto nových technologií?

Nové technologie slibují efektivnější odstranění PFAS z vody, což může vést k čistšímu životnímu prostředí a snížení zdravotních rizik spojených s těmito chemikáliemi. Kombinace kolabujících bublin a studené plazmy představuje revoluční přístup k řešení problému s odolnými chemikáliemi.