Para peneliti menciptakan perangkat satu langkah menggunakan elektrodialisis redoks dan elektrosorpsi untuk menangkap dan menghancurkan beragam bahan kimia PFAS, yang bertujuan untuk mengatasi kontaminasi pada air dan air limbah industri.
Sebuah studi dari University of Illinois Urbana-Champaign adalah penelitian pertama yang memperkenalkan metode elektrokimia yang mampu menangkap, memusatkan, dan menghancurkan beragam bahan kimia PFAS—termasuk PFAS rantai ultra-pendek yang semakin umum—di dalam air, semuanya dalam satu proses. Terobosan ini menjanjikan untuk mengatasi tantangan industri yang semakin meningkat akibat kontaminasi PFAS, terutama dalam manufaktur semikonduktor.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Penelitian U. of I. sebelumnya menunjukkan bahwa PFAS rantai pendek dan panjang dapat dihilangkan dari air menggunakan adsorpsi yang digerakkan secara elektrokimia, yang disebut elektrosorpsi, tetapi metode ini tidak efektif untuk molekul rantai ultra-pendek karena ukurannya yang kecil dan sifat kimia yang berbeda. Studi baru, yang dipimpin oleh profesor teknik kimia dan biomolekuler Xiao Su dari Illinois, menggabungkan teknologi filtrasi desalinasi, yang disebut elektrodialisis redoks, dengan elektrosorpsi dalam satu perangkat untuk mengatasi masalah yang terkait dengan menangkap spektrum ukuran PFAS yang lengkap.
Temuan penelitian ini dipublikasikan di jurnal Komunikasi Alam.
Mengapa Elektrodialisis Redoks?
“Kami memutuskan untuk melakukan elektrodialisis redoks karena PFAS rantai pendek berperilaku seperti ion garam dalam air,” kata Su. “Tantangannya adalah menghasilkan sistem elektrodialisis yang efisien dan efektif untuk menangkap PFAS rantai ultra-pendek, membuatnya bekerja secara bersamaan dengan proses elektrosorpsi untuk PFAS rantai panjang, menghancurkannya dengan oksidasi elektrokimia, dan mewujudkannya dalam waktu singkat. satu perangkat.”
Tim Su sebelumnya telah mendemonstrasikan perangkat elektrodialisis yang sangat efisien yang menghilangkan berbagai kontaminan non-PFAS. Namun, proses ini memerlukan membran penukar ion, yang mahal dan cepat tercemar oleh molekul PFAS.
Untuk mengatasi hambatan membran, tim Su memperkenalkan membran nanofiltrasi murah yang memungkinkan penghilangan PFAS berbasis medan listrik tanpa menjadi kotor. Teknologi ini didasarkan pada kemajuan sebelumnya yang dibuat oleh kelompok mereka dalam menggabungkan polimer redoks dengan membran nanofiltrasi untuk memungkinkan desalinasi hemat energi.
Mengoptimalkan Konfigurasi Perangkat
Untuk penghapusan PFAS, memiliki material yang tepat untuk pekerjaan itu adalah satu hal, namun menemukan konfigurasi yang paling efektif merupakan tantangan tersendiri.
“Setelah bereksperimen dengan berbagai konfigurasi perangkat, kami akhirnya memilih sistem yang melakukan desalinasi air yang terkontaminasi PFAS untuk menghilangkan molekul rantai ultra-pendek, kemudian pada saat yang sama, elektroda karbon menghilangkan sisa rantai pendek dan panjang. molekul,” kata Su. “Proses ini juga memusatkan seluruh PFAS, membuatnya lebih mudah dihancurkan setelah ditangkap.”
Terakhir, proses oksidasi elektrokimia yang melekat pada elektrodialisis redoks menghancurkan PFAS yang ditangkap dengan mengubahnya menjadi ion fluorida, sebuah langkah penting untuk menghilangkan kontaminan persisten ini dari lingkungan.
Su mengatakan bahwa tim sangat antusias dengan prospek untuk meningkatkan proses ini sehingga mereka dapat menerapkannya di laboratorium dan di lapangan tidak hanya untuk menangani aplikasi air limbah tetapi juga untuk menggabungkan sistem di lokasi ke dalam aliran air limbah industri.
“Pekerjaan ini sangat tepat waktu karena adanya minat dari pemerintah AS, fasilitas pengolahan air limbah, dan industri semikonduktor,” kata Su. “Produksi semikonduktor diperkirakan akan meningkat di tahun-tahun mendatang, dan pengurangan PFAS untuk produksi berkelanjutan akan menjadi masalah besar di masa depan.”
Referensi: “Mengintegrasikan elektrodialisis redoks dan elektrosorpsi untuk menghilangkan PFAS rantai ultra-pendek hingga panjang” oleh Nayeong Kim, Johannes Elbert, Ekaterina Shchukina dan Xiao Su, 27 September 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-52630-w
Peneliti Illinois Nayeong Kim, Johannes Elbert dan Ekaterina Shchukina berkontribusi dalam penelitian ini. Program National Science Foundation ERASE-PFAS mendukung penelitian ini.
RakyatPos.ID Network
