Zrównoważone rozwiązanie do trwałego usuwania "Forever Chemicals" ze ścieków i emisji do powietrza

Wszechobecne i potencjalnie toksyczne substancje per- i polifluoroalkilowe (PFAS) po cichu przeniknęły do naszego świata. Z tego powodu rozporządzenie UE w sprawie trwałych zanieczyszczeń organicznych (POP) i inne przepisy ograniczają stosowanie i nakładają limity emisji tych cząsteczek w ściekach przemysłowych i emisjach do powietrza. Firma DESOTEC opracowała jednak bezpieczną i zgodną z POP metodę ich usuwania, która umożliwia producentom trwałe i zrównoważone sprostanie wyzwaniu, jakim są "Forever Chemicals”.

O co chodzi z PFAS?

Związki PFAS należą do grupy tysięcy substancji chemicznych wytwarzanych przez człowieka. W 2021 roku Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD) zdefiniowała PFAS jako substancje fluorowane, które zawierają co najmniej jedną w pełni fluorowaną grupę metylową lub metylenową. Ze względu na ich wysoką odporność termiczną i chemiczną, producenci z wielu sektorów wykorzystują PFAS: pakowanie i przygotowywanie żywności (np. patelnie z powłoką nieprzywierającą), kosmetyki (np. produkty do makijażu), tekstylia, pianki gaśnicze. Jednakże przemysłowa funkcjonalność produktów zawierających PFAS stała się dziedzictwem środowiskowym. PFAS można obecnie znaleźć na całym świecie, nawet w źródłach wody pitnej. W rzeczywistości, jeśli ścieki produkcyjne nie są odpowiednio oczyszczone, PFAS mogą dostać się zarówno do wód powierzchniowych, jak i gruntowych, gdzie rozkładają się bardzo powoli lub wcale. Dlatego też są one określane mianem "Forever Chemicals". Ostatnie badania ujawniły obecność PFAS w wodzie wodociągowej w całych Stanach Zjednoczonych, a także w ponad 17 000 zanieczyszczonych miejsc w całej Europie. Ponadto, wraz z odkryciem przez naukowców potencjalnego negatywnego wpływu nadmiernego narażenia na PFAS na zdrowie ludzkie, przepisy dotyczące ich stosowania i emisji stają się coraz bardziej rygorystyczne.

Podstawy prawne dotyczący PFAS

UE była światowym pionierem w zakresie kontroli PFAS. Rozporządzenie w sprawie trwałych zanieczyszczeń organicznych ograniczyło stosowanie sulfonianu perfluorooktanu (PFOS), jednego z najpowszechniej stosowanych "forever chemicals", od 2009 roku. Unijne organy regulacyjne rozszerzyły następnie zakres przepisów o inne związki PFAS, takie jak kwas perfluorooktanowy (PFOA) i kwas perfluoroheksanosulfonowy (PFHxS). W lutym 2023 r. ECHA zmieniła bieg, proponując zakaz stosowania 10 000 związków PFAS. Po zatwierdzeniu, to przełomowe rozporządzenie będzie miało wpływ zarówno na producentów z siedzibą w UE, jak i ich dostawców spoza UE stosujących PFAS w postaci własnej, w mieszaninach i w produktach. Czekając, aż PFAS zostaną na zawsze wyeliminowane z europejskich procesów przemysłowych, UE dokonała przeglądu swojej dyrektywy w sprawie wody pitnej, wprowadzając limit 0,5 µg/l dla wszystkich PFAS. Co więcej, Komisja Europejska zaproponowała dodanie szeregu PFAS do kontrolowanych substancji chemicznych uwalnianych zarówno do wód gruntowych, jak i powierzchniowych.

Amerykańscy ustawodawcy analizują ogólną emisję PFAS. W 2021 r. Agencja Ochrony Środowiska (EPA) opublikowała strategiczny plan działania dotyczący PFAS w celu ich ograniczenia. W szczególności firmy odprowadzające ścieki skażone PFAS muszą przestrzegać limitów emisji, które zależą głównie od standardów jakości odbieranej wody. W USA reaktywacja węgla aktywnego zawierającego PFAS była promowana przez amerykański Departament Obrony (DoD) w celu skutecznego niszczenia PFAS.

Biorąc pod uwagę ten scenariusz regulacyjny i niską skuteczność usuwania PFAS w konwencjonalnych oczyszczalniach ścieków, firmy muszą szukać bardziej odpowiednich technologii oczyszczania, aby nadążyć za ograniczeniami dotyczącymi związków.

Metody usuwania PFAS

Według naukowców i organów regulacyjnych, trzy najbardziej gotowe do użycia technologie oczyszczania PFAS obejmują separację membranową, żywice anionowymienne (AER) i węgiel aktywny. Ponadto wytyczne Konwencji Sztokholmskiej zalecają stosowanie węgla aktywnego jako najlepszej dostępnej technologii (BAT) do usuwania PFAS z zanieczyszczonego strumienia (tj. odpadów, powietrza, cieczy lub gazu).

Separacja membranowa

Membrany są stałymi porowatymi mediami, które mogą oddzielać określone zanieczyszczenia od fazy ciekłej lub gazowej. W oparciu o właściwości PFAS (np. wielkość cząsteczek), odwrócona osmoza (RO) i nanofiltracja (NF) są jednymi z najbardziej odpowiednich procesów separacji. Poprzednie badania wykazały, że metody te są skuteczne w usuwaniu PFAS z wody. Z drugiej strony, wymagają one wstępnej obróbki (np. filtracji na węglu aktywnym), aby zapobiec zanieczyszczeniu membrany i wydłużyć jej żywotność.

Żywice anionowymienne

Jak sama nazwa wskazuje, ta metoda oczyszczania polega na zamianie ujemnie naładowanych jonów PFAS rozpuszczonych w wodzie na inne aniony (np. chlorki) osadzone w złożu żywicy polimerowej. Wymiana ta zachodzi poprzez mechanizm adsorpcji. Żywice wykazują duże zdolności adsorpcyjne i skutecznie usuwają szerszy zakres PFAS. Niemniej jednak, ponieważ jest to nowa i niezbyt często stosowana technologia, jej koszt oszacowano na trzykrotnie wyższy niż w przypadku węgla aktywnego.

Filtracja z węglem aktywnym

W tym przypadku PFAS są adsorbowane na wysoce porowatej strukturze wewnętrznej węgla aktywnego. Doskonała powierzchnia tych sorbentów jest tworzona poprzez wysokotemperaturową obróbkę (tj. aktywację) węgli węglowych lub opartych na surowcach odnawialnych. Węgiel aktywny jest w stanie zatrzymać w swoich porach szeroką gamę PFAS, a jego wydajność adsorpcji wzrasta wraz z długością łańcucha zanieczyszczeń. 

Jak usunąć PFAS ze ścieków za pomocą węgla aktywnego?

Rozwiązania w zakresie filtracji na węglu aktywnym firmy DESOTEC okazały się wysoce skuteczną technologią usuwania PFAS ze ścieków przemysłowych, wód gruntowych lub wód gaśniczych po pożarach.

Możliwość pracy jako samodzielna technologia sprawia, że filtracja na węglu aktywnym jest bardziej opłacalna niż wyżej wymienione techniki. Jest to szczególnie zauważalne w przypadku wynajmu mobilnych filtrów typu plug-and-play zamiast inwestowanie i zakup stałych instalacji. Ponadto filtrację na węglu aktywnym można zmodernizować do rozwiązania o obiegu zamkniętym, jeśli stężenie PFAS na węglu aktywnym jest poniżej progów określonych w przepisach dotyczących TZO, a węgiel aktywny można reaktywować. Inne korzyści płynące z mobilnej filtracji to większe bezpieczeństwo (tj. zanieczyszczenia nie są usuwane na miejscu), większa elastyczność i minimalny koszt posiadania.

Jak usunąć PFAS z emisji do powietrza za pomocą węgla aktywnego?

Niestety, PFAS mogą również przedostawać się do powietrza. Typowe przykłady obejmują powlekanie tkanin, dlatego też pojawiają się nowe przepisy dotyczące kontroli uwalniania PFAS w emisji do powietrza. Nasze zrównoważone rozwiązania filtracyjne wykraczają poza oczyszczanie ścieków. Jeśli chcą Państwo usunąć PFAS z emisji do powietrza, DESOTEC może dostarczyć filtr z węglem aktywnym.

Jak zniszczyć PFAS w sposób zgodny z prawem i przyjazny dla środowiska?

Chociaż produkty zawierające PFAS mogą być spalane, ich spalanie jest potencjalnie szkodliwe dla środowiska, ponieważ nie rozkłada w pełni toksycznych związków. Aby zapewnić pełną zgodność z rygorystycznymi przepisami UE dotyczącymi TZO, we współpracy z VITO opracowaliśmy zatwierdzoną metodę dokładnego pomiaru poziomu PFAS zaadsorbowanych na węglu aktywnym. Jeśli stężenie PFAS na zużytym węglu jest poniżej ustalonych i bezpiecznych limitów określonych w europejskim rozporządzeniu w sprawie TZO, nasycony węgiel zostanie poddany procesowi reaktywacji termicznej w naszych zakładach. Proces ten reaktywuje węgiel, jednocześnie całkowicie i bezpiecznie rozkładając PFAS, co pozwala uniknąć ich uwalniania do środowiska. Brak PFAS w powietrzu został wykazany w wielu kampaniach pomiarowych. Jednakże, gdy stężenie PFAS przekroczy limit UE POP, węgiel aktywny nie będzie reaktywowany w naszym zakładzie, ale zostanie przetransportowany do wyspecjalizowanego podmiotu zewnętrznego, zapewniając bezpieczne i zgodne z przepisami zagospodarowanie odpadu i jego utylizację.

Koniec (PFAS)

Kraje na całym świecie wdrożyły już strategie mające na celu zmniejszenie ryzyka zanieczyszczenia PFAS. Podczas gdy POP i inne przepisy zaostrzają limity emisji PFAS, pojawiają się nowe technologie oczyszczania. Po latach badań i rozwoju posiadamy wiedzę specjalistyczną pozwalającą wybrać najbardziej odpowiedni rodzaj węgla aktywnego i filtrów w celu optymalizacji oczyszczania ścieków i emisji do powietrza zawierających ograniczoną ilość PFAS. Jednak projekt prawdziwie zrównoważonego rozwiązania powinien wykraczać poza etap usuwania PFAS i dlatego firmy muszą oferować ostateczną, ale ekologiczną eliminację "Forever Chemicals", biorąc pod uwagę cały cykl życia technologii oczyszczania. Korzystając z bezpiecznej, zgodnej z prawem i przyjaznej dla środowiska technologii, DESOTEC pomaga branży pozbyć się tych substancji chemicznych na zawsze.