Bisfenol A, powszechnie znany jako BPA, stał się niemal wszechobecną zmorą współczesności. Ta chemiczna substancja, produkowana w ilościach przekraczających 10 miliardów kilogramów rocznie, przedostaje się do wód gruntowych i kumuluje w organizmach żywych. Jej obecność wiąże się z zaburzeniami układu hormonalnego, negatywnym wpływem na rozwój płodów oraz poważnymi konsekwencjami zdrowotnymi u dorosłych.
Problem polega na tym, że tradycyjne oczyszczalnie radzą sobie z BPA jedynie połowicznie. Metody oparte na osadzie czynnym czy filtracji węglowej jedynie przesuwają zagrożenie – zamiast usuwać toksynę, koncentrują ją w osadach ściekowych, które później wymagają skomplikowanej utylizacji. Na tym tle szczególnie interesująco prezentują się badania prowadzone na Uniwersytecie w Glasgow, gdzie opracowano zupełnie nowe podejście do problemu.
Zamiast przenosić zanieczyszczenie, postanowiono je po prostu zniszczyć. Kluczem do rozwiązania okazały się precyzyjnie kontrolowane fale ultradźwiękowe. Szkoccy chemicy stworzyli system, który bez dodawania jakichkolwiek chemikaliów generuje w zanieczyszczonej wodzie miliony mikroskopijnych pęcherzyków. Pod wpływem ultradźwięków te niewielkie bąbelki gwałtownie rosną, a następnie implodują z ogromną siłą. W momencie zapadania się wytwarzają się w nich ekstremalne warunki – temperatury i ciśnienie porównywalne z panującymi na powierzchni Słońca. Te niezwykłe “gorące punkty” mają wystarczającą moc, by rozbić cząsteczki BPA na całkowicie nieszkodliwe składniki, takie jak dwutlenek węgla.
Przełomowe okazało się zastosowanie dwuczęstotliwościowego systemu ultradźwiękowego. Połączenie fal o częstotliwościach 20 kHz i 37 kHz przyniosło znacznie silniejsze efekty niż używanie pojedynczej częstotliwości. Podczas 40-minutowych testów laboratoryjnych udało się rozłożyć aż 94% obecnego w wodzie BPA, uzyskując przy tym 67-procentową redukcję chemicznego zapotrzebowania na tlen. To zdecydowanie obiecujące wyniki, choć warto pamiętać, że pochodzą z kontrolowanych warunków badawczych. Bezsprzeczną zaletą tej metody jest to, że nie generuje ona problematycznych odpadów wtórnych. W przeciwieństwie do tradycyjnych technik, które jedynie separują toksynę, szkocki wynalazek całkowicie rozkłada cząsteczki szkodliwej substancji. Pozwala to uniknąć kosztownego i ryzykownego procesu utylizacji skoncentrowanych zanieczyszczeń.
Ultradźwięki batem na “wieczne chemikalia”?
Za tym innowacyjnym podejściem stoi ekipa Symes Group z Wydziału Chemii, specjalizująca się w sonochemii – dziedzinie wykorzystującej fale dźwiękowe do inicjowania reakcji chemicznych. To nie pierwszy raz, gdy ten zespół zwraca na siebie uwagę; w czerwcu zaprezentowali metodę wytwarzania azotanów z powietrza i wody przy użyciu ultradźwięków, co może znaleźć zastosowanie w zrównoważonym rolnictwie. Obecnie naukowcy skupiają się na skalowaniu swojego prototypu, aby mógł przetwarzać większe ilości wody. Planują również przetestować technologię pod kątem eliminacji innych uporczywych zanieczyszczeń, w szczególności tzw. “wiecznych chemikaliów” PFAS, które wykazują niezwykłą trwałość w środowisku naturalnym.
Ultradźwięki raczej nie zastąpią w pełni konwencjonalnych systemów oczyszczania, które po ponad stu latach rozwoju doskonale radzą sobie z typowymi ściekami komunalnymi i pozostają ekonomicznie uzasadnione. Nowa metoda znajdzie raczej zastosowanie jako precyzyjne narzędzie do usuwania konkretnych, wyjątkowo trudnych do eliminacji toksyn tam, gdzie mikroskopijne “słoneczne eksplozje” okazują się niezwykle skuteczne, a przy tym bezpieczne dla operatorów.
Czytaj też: Naukowcy stworzyli bioplastik mocniejszy od stali. Ta przełomowa technologia zaskakuje nawet ekspertów
Rosnąca dostępność i przystępność cenowa zaawansowanej technologii ultradźwiękowej sugeruje, że sonochemia dopiero zaczyna odkrywać swój potencjał. Szkockie osiągnięcie, choć na razie w fazie laboratoryjnej, daje realną nadzieję na skuteczniejszą walkę z najbardziej uciążliwymi przemysłowymi zanieczyszczeniami wód. Możliwe, że za kilka lat tego typu rozwiązania staną się standardowym elementem zaawansowanych stacji uzdatniania, choć droga od obiecującego prototypu do powszechnego zastosowania bywa zazwyczaj dłuższa, niż się początkowo wydaje.