Международная группа исследователей из Университета RMIT (Австралия) доказала, что пиролиз биошлама при температуре 600 °C позволяет разрушить более 99% пер- и полифторалкильных веществ (ПФАС), известных как «вечные химикаты». Результаты работы опубликованы в журнале Journal of Analytical and Applied Pyrolysis.
Ранее считалось, что термическая обработка без сжигания (например, пиролиз) лишь испаряет ПФАС, которые затем требуют дожигания при 900–1200 °C. Однако новые эксперименты в лабораторном горизонтальном реакторе с неподвижным слоем опровергли это представление. Учёные перерабатывали биошламы (содержащие исходно 409,9 нг/г ПФАС) при 600 °C, с временем пребывания газа около 10 секунд и твёрдой фазы – 1 час. В полученном биоугле оставалось лишь 0,31 нг/г загрязнителей, в биомасле – 5,5 нг/г, а в промывной воде – 0,15 мкг/л. Общая эффективность уничтожения достигла 99,42%.
Ещё лучшие результаты показал совместный пиролиз биошламов с алюмосодержащим осадком (от очистки воды) или с пшеничной соломой в соотношении 1:1. Здесь эффективность разрушения поднялась до 99,89% за счёт синергетического эффекта сырьевой смеси. Концентрации остаточных ПФАС в биоугле после совместной переработки оказались настолько низкими, что, по оценкам авторов, такой биоуголь соответствует нормам для неограниченного применения в почве даже с пятикратным запасом безопасности.
Добавление катализаторов – извести или готового биоугля – не дало значимого улучшения разложения. Более того, в каталитических экспериментах из‑за небольшого сокращения времени пребывания газа наблюдалось незначительное снижение эффективности удаления ПФАС. Поэтому исследователи советуют в будущем применять не отдельный каталитический слой, а стратегию прямого смешивания катализаторов с исходными отходами.
Чтобы детально проследить судьбу самых опасных представителей ПФАС – перфтороктановой (ПФОК) и перфтороктансульфоновой (ПФОС) кислот – в биошламы дополнительно вносили 2 ppm этих соединений. Даже при таком высоком уровне загрязнения эффективность разрушения сохранялась на уровне 99,5%. В продуктах пиролиза обнаруживались лишь следовые количества короткоцепочечных промежуточных продуктов, которые, в отличие от длинноцепочечных аналогов, менее склонны к накоплению в почве.
Работа подчёркивает, что правильно организованный пиролиз биошлама может стать экономичной альтернативой дорогостоящим термическим окислителям. Пиролиз и совместный пиролиз позволяют не только утилизировать «вечные химикаты», но и получать чистый биоуголь, который можно безопасно возвращать в почву.
