Забруднення сільськогосподарських земель так званими «вічними хімікатами» PFAS стало однією з найбільш складних екологічних проблем сучасності. Ці речовини можуть залишатися в навколишньому середовищі тисячі років, накопичуватися в ґрунті, воді та харчовому ланцюгу.
Однак команда вчених із Єльського університету запропонувала новий підхід, який може зробити очищення забруднених земель значно дешевшим і водночас покращити стан ґрунту. Метод поєднує використання подрібненого каменю, рослин-«пилососів» і біовугілля.
Як добриво перетворилося на джерело проблеми
Щороку у США мільйони тонн біосолідов — залишків після очищення міських стічних вод — використовують як природне добриво. Такий підхід довгий час вважався прикладом ефективної переробки ресурсів: замість того щоб викидати багатий на поживні речовини матеріал, його повертали на поля.
Проте згодом з’ясувалося, що значна частина цього матеріалу містить PFAS (пер- та поліфторалкільні речовини). Саме ці сполуки використовувалися у виробництві антипригарних покриттів, водостійкого одягу, упаковок та багатьох промислових матеріалів.
«Ця проблема особливо сильно вдарила по невеликих і органічних фермах, які застосовували такі добрива до того, як масштаби забруднення стали зрозумілими», — пояснює екологічний науковець Джейк Томпсон.
За оцінками Агентства з охорони довкілля США, щороку в американських біосолідах можуть міститися тисячі кілограмів PFAS, причому значна частина цього матеріалу потрапляє саме на сільськогосподарські землі.
Чому PFAS так важко знищити
PFAS отримали неофіційну назву «вічні хімікати» через надзвичайно міцний зв’язок між атомами вуглецю та фтору. Саме він робить ці речовини дуже стабільними — вони майже не руйнуються природним шляхом.
Після потрапляння у ґрунт PFAS можуть:
- накопичуватися роками після повторного внесення добрив;
- потрапляти у ґрунтові води;
- переходити у рослини;
- накопичуватися у харчовому ланцюгу.
Дослідження пов’язують тривалий контакт із PFAS із потенційними ризиками для здоров’я, зокрема з деякими видами раку, проблемами репродуктивної системи, серцево-судинними захворюваннями та іншими порушеннями. Проблема вже давно перестала бути лише американською. За словами дослідників, PFAS є глобальним викликом, який потребує нових методів боротьби.
Чому сучасні способи очищення не працюють
Традиційні методи видалення PFAS із ґрунту надзвичайно дорогі. Наприклад, повне очищення американських сільськогосподарських земель за допомогою існуючих технологій могло б коштувати близько 8 трильйонів доларів.
Один із найпоширеніших підходів передбачає вилучення забрудненого ґрунту та його термічну обробку. Але така стратегія має серйозні недоліки: вона знищує родючий верхній шар землі та створює значні викиди вуглекислого газу. Тому вчені почали шукати рішення, яке не просто прибирає забруднення, а й допомагає відновити землю.
Камінь, рослини та біовугілля: нова стратегія очищення
Метод, запропонований командою Томпсона, складається з кількох етапів. Спочатку у забруднений ґрунт додають подрібнені лужні породи. У дослідженні використовували базальт, хоча альтернативою може бути вапняк.
Це змінює хімічні властивості ґрунту та підвищує рухливість PFAS — речовини стають доступнішими для поглинання рослинами. Далі висаджують культури, які здатні накопичувати певні види PFAS. Серед них — коноплі та багаторічні трави.
Після того як рослини поглинають забруднювачі, їх збирають і перетворюють на біовугілля за допомогою піролізу — нагрівання без доступу кисню. Отриманий матеріал можна повернути у ґрунт, де він допомагає утримувати залишкові PFAS і зменшувати їхнє поширення у нові врожаї.
Дешевше, ніж традиційне очищення
За розрахунками дослідників, новий метод може коштувати приблизно 29 тисяч доларів за гектар, якщо застосовувати його протягом кількох десятиліть. Це значно менше, ніж нинішні технології очищення, вартість яких може досягати сотень тисяч або навіть мільйонів доларів за гектар.
Крім того, процес має додаткову перевагу — він може покращувати якість ґрунту, а не просто видаляти забруднення. Вчені також підрахували, що масштабне впровадження такої технології у США потенційно може сприяти вилученню з атмосфери близько 10,5 мільйона тонн CO₂ щороку.
Що ще потрібно перевірити
Попри перспективність методу, дослідники наголошують: технологія ще потребує додаткових випробувань. Одне з головних питань — що саме відбувається з PFAS під час піролізу. Деякі дослідження показують, що для достатнього руйнування цих речовин можуть знадобитися температури понад 800 °C.
Також необхідно врахувати енергетичні витрати, транспортування біовугілля та можливі додаткові викиди під час виробничого процесу. Проте науковці вважають, що їхній підхід може стати важливим кроком до відновлення забруднених земель.
«Це реальний спосіб повернути фермерам контроль над їхньою землею й залишити ґрунт у кращому стані, ніж він був раніше», — зазначає Томпсон.
Дослідження опубліковано у науковому журналі PNAS.
Джерело: portaltele.com.ua