«Необходимо уничтожить очень многое», — утверждает Паркер Бове из исследовательской и консалтинговой компании Cleantech Group.
Он имеет в виду ПФАС (перфторалкильные и полифторалкильные вещества), также известные как «вечные химикаты».
Эти искусственные химикаты можно найти в таких материалах, как водонепроницаемая одежда, антипригарные сковородки, губная помада и упаковка для пищевых продуктов.
Они используются из-за своих жиро- и водоотталкивающих свойств, но не разлагаются быстро и связаны с проблемами со здоровьем, такими как повышенный риск некоторых видов рака и репродуктивных проблем.
Необычайно прочные связи углерод-фтор в их составе позволяют им сохраняться в природе десятилетиями и даже столетиями.
ПФАС можно обнаружить и удалить из воды и почвы, а затем сконцентрировать в меньшие объёмы высококонцентрированных отходов.
Но что делать с этими отходами?
В настоящее время концентрированные отходы ПФАС либо помещают на длительное хранение, что требует больших затрат, либо сжигают (часто не полностью, что приводит к токсичным выбросам), либо отправляют на свалки опасных отходов.
Однако теперь компании, занимающиеся чистыми технологиями, выводят на рынок методы, позволяющие их уничтожать.
Эти технологии проходят испытания в рамках небольших пилотных проектов, в которых участвуют потенциальные клиенты, включая некоторые промышленные предприятия, муниципальные очистные сооружения и даже вооружённые силы США.
Бове отмечает, что для компаний, занимающихся уничтожением ПФАС, существует «большой и растущий» рыночный потенциал.
Хотя в настоящее время этот рынок в основном сосредоточен в США, другие страны также пробуют свои силы, говорит он.
В Великобритании регулятор водоснабжения Ofwat предоставил финансирование компаниям водоснабжения для изучения возможности уничтожения ПФАС, а компания Severn Trent Water возглавляет проект по изучению потенциальных технологий и поставщиков.
Одним из факторов, стимулирующих развитие рынка в США, является юридический риск. Тысячи исков, утверждающих о загрязнении и вреде, связанных с ПФАС, были поданы против некоторых крупных химических производителей, в частности, компании 3M, которая уже выплатила миллиарды долларов в рамках коллективных исков.
Регулирование также начинает ужесточаться во всем мире.
Законодательные ограничения на содержание двух видов ПФАС в питьевой воде вступят в силу в США в 2031 году.
По словам Бове, ПФАС остается проблемой, требующей решения обеих партий, и многие ожидают, что в будущем регулирование в США выйдет за рамки питьевой воды и будет охватывать промышленные сбросы и другие источники.
В ЕС также действуют законодательные ограничения на содержание ПФАС в питьевой воде, которые государства-члены должны начать применять со следующего года.
Существует множество технологий уничтожения ПФАС, каждая из которых имеет свои преимущества и ограничения.
По словам Бове, одной из технологий, которая практически готова к коммерческому использованию, является технология электрохимического окисления (ЭО).
Электроды помещаются в воду, загрязненную ПФАС, и через них пропускается ток, что приводит к разложению химических веществ.
Несмотря на энергоемкость, этот метод не требует высокой температуры или давления, прост в эксплуатации и интеграции в существующую систему очистки для концентрирования ПФАС, говорит Марк Ральф, генеральный директор канадского стартапа Axine Water Technologies.
В прошлом году, после успешного пилотного проекта, компания продала свою первую установку промышленного масштаба производителю автомобильных комплектующих из Мичигана. Система уже запущена и работает, и заказчик планирует приобрести дополнительные системы для других объектов.
Другая технология, не сильно отстающая от предыдущей, — сверхкритическое водяное окисление (СКВО).
Суть технологии заключается в нагреве и повышении давления воды до такой степени, что она переходит в новое состояние вещества: так называемое сверхкритическое. При подаче потока отходов ПФАС связи углерода и фтора разрушаются.
Одним из преимуществ является возможность переработки как твердых, так и жидких отходов ПФАС, говорит Крис Гэннон, генеральный директор компании 374Water из Северной Каролины.
Он утверждает, что его технология способна даже разрушать ПФАС в измельчённом пластике.
Приобретение и обслуживание установки может быть дорогостоящим — процесс настолько интенсивный, что требует сложного реактора и регулярной очистки. Однако, если сначала сконцентрировать ПФАС, прежде чем он попадёт в процесс, это может быть более экономично.
В настоящее время город Орландо, штат Флорида, проводит испытания технологии 374Water на своей крупнейшей станции очистки сточных вод.
Город стремится быть на шаг впереди, объясняет Алан Ойлер, менеджер по специальным проектам в сфере общественных работ.
Уровень содержания ПФАС в осадке сточных вод в настоящее время не регламентируется, но он ожидает, что в будущем он будет регулироваться.
Пока что Ойлер доволен полученными результатами по уничтожению, но также хочет убедиться в надежности системы.
Масштаб текущей технологии 374Water невелик: она способна обрабатывать лишь малую часть тонн влажного осадка, который станция производит ежедневно.
Но компания находится в процессе масштабирования, и Ойлер предполагает, что через несколько лет она сможет обрабатывать все материалы объекта, «готовые к тому моменту, когда это потребуется по нормативным требованиям».
Другие технологии, находящиеся на пути к коммерческой готовности, включают гидротермальную щелочную обработку (HALT), которая использует высокую температуру, высокое давление и щелочной реагент для разрушения ПФАС; и плазменную технологию, которая предполагает создание ионизированного газа (плазмы) для воздействия на молекулы ПФАС и их разложения.
Однако, по словам Джея Мигоды, профессора гражданского строительства и экологии в Технологическом институте Нью-Джерси, существует одна потенциальная проблема с этими технологиями: опасные побочные продукты разложения ПФАС.
Например, в случае с ЭО, высококоррозионными парами фтористого водорода, каждый из них требует «полного исследования» с учетом всех входных и выходных параметров, говорит он.
Компании заявили, что либо не производят продукты разложения ПФАС, либо не обращаются с ними должным образом.
Одним из важных партнёров многих компаний по уничтожению ПФАС в испытании их технологий в реальных условиях является Министерство обороны США (МО).
Загрязнение ПФАС на военных объектах США — серьёзная, но малозаметная проблема. Это связано, в частности, с использованием устаревших составов огнетушащей пены, применяемой, например, во время учений или в чрезвычайных ситуациях, а также с другими способами, такими как очистка военной техники.
Более 700 объектов известны или предположительно загрязнены, представляя угрозу для близлежащих населённых пунктов. Недавно судья разрешил судебные иски против военных о загрязнении ПФАС и причинении вреда.
Компании по уничтожению ПФАС могли бы вмешаться в процесс очистки, и на различных объектах уже реализованы или уже реализуются проекты по оценке эффективности и экономической эффективности многих предлагаемых ими решений.
Один из стартапов, Aquagga, специализирующийся на технологии HALT, недавно завершил демонстрационный проект для Министерства обороны США, в рамках которого было уничтожение огнетушащей пенной смеси среди других концентрированных жидкостей, содержащих ПФАС.
Огромные объёмы пены в настоящее время хранятся в самых разных местах, не только на военных объектах.
Как и другие, Aquagga видит большие возможности в ближайшие несколько лет как для уничтожения пены, так и для устранения экологического ущерба, связанного с её применением.
Кроме того, за пределами военной сферы на горизонте маячит новый заманчивый поток отходов ПФАС. США активно расширяют производство компьютерных чипов внутри страны – процесс, в котором ПФАС используется в огромных количествах. «Мы можем это уничтожить», – говорит Гэннон из 374Water.