Kỹ thuật gia nhiệt Joule nhanh, hay FJH, có khả năng phân hủy các hóa chất vĩnh cửu (Ảnh: Đại học Rice).
Trong một bước đột phá đầy hứa hẹn, các nhà khoa học tại Đại học Rice (Mỹ) đã phát triển một công nghệ mới có khả năng phân hủy các hóa chất vĩnh cửu (PFAS) - những hợp chất tổng hợp bền vững gây ô nhiễm trên toàn cầu - đồng thời chuyển hóa chúng thành các vật liệu có giá trị.
Nghiên cứu được cho là có thể mở ra một hướng đi tiềm năng cho công tác quản lý môi trường lẫn khai thác tài nguyên.
Nguồn gốc của "hóa chất ma"
PFAS là nhóm hóa chất được ví như "hóa chất ma" vì khả năng tồn tại dai dẳng trong môi trường, khó phân hủy và ngày càng liên quan đến các vấn đề nghiêm trọng về sức khỏe con người.
Chúng có thể bắt nguồn từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các chất ô nhiễm trong phòng thí nghiệm, dụng cụ không sạch, hoặc các phản ứng hóa học không mong muốn xảy ra trong các hoạt động nghiên cứu của con người.
Việc nhận biết và loại bỏ các "hóa chất ma" này là một thách thức lớn đối với các nhà khoa học, vì chúng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác và độ tin cậy của kết quả phân tích, cũng như sức khỏe con người trong bối cảnh mối lo ngại về ô nhiễm PFAS tiếp tục gia tăng.
Tái sinh chất thải thành vật liệu an toàn
Giải pháp mang tính cách mạng được các nhà nghiên cứu đề xuất là kỹ thuật gia nhiệt Joule nhanh (Flash Joule Heating - FJH) - một quá trình sử dụng nhiệt độ vượt quá 3.000⁰C - để phá hủy liên kết cực bền trong cấu trúc phân tử PFAS.
Kết quả không chỉ loại bỏ gần như hoàn toàn (99,98%) các chất ô nhiễm như axit perfluorooctanoic khỏi than hoạt tính dạng hạt (GAC) mà còn chuyển hóa chúng thành các muối florua vô cơ an toàn.
Điểm sáng của phương pháp này không dừng lại ở hiệu quả xử lý ô nhiễm. Theo nhà hóa học James Tour, nhóm nghiên cứu còn phát hiện rằng GAC sau xử lý có thể được tái chế thành graphene - một dạng carbon hai chiều có giá trị cao trong công nghệ vật liệu.
Thay vì trở thành chất thải độc hại sau khi hấp phụ PFAS, GAC được "tái sinh" thành một vật liệu công nghệ cao, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể. Điều này giúp bù đắp chi phí dọn dẹp, tạo nên một mô hình xử lý ô nhiễm bền vững cả về mặt môi trường lẫn tài chính.
Hiện hơn 9.000 hợp chất PFAS đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm chống nước, chống dầu và chịu nhiệt - từ bao bì thực phẩm đến thiết bị y tế - việc loại bỏ hoàn toàn các chất này là điều chưa khả thi trong ngắn hạn.
Chính vì vậy, giải pháp xử lý ô nhiễm bằng công nghệ FJH có thể là lối thoát để giảm thiểu rủi ro từ PFAS mà không làm gián đoạn chuỗi cung ứng hiện đại.
