חוקרים באוניברסיטת RMIT פיתחו חומר מגנטי רב פעמי שמסיר יותר מ-95 אחוזים מהמיקרופלסטיק והננופלסטיק ממי שפכים תוך כשעה. החומר לוכד גם מגוון מזהמים אחרים, כולל חומרים פר-פלואוראלקילים ופוליפלואורואלקילים, מתכות כבדות ותרופות. המחקר, שפורסם בכתב העת Chemical Engineering Journal, מרחיב את עבודתו עליה דיווח הצוות לראשונה בשנת 2022.
היקף בעיית המיקרופלסטיק מתועד היטב. חלקיקי פלסטיק מופיעים כיום במי שתייה, בשרשראות מזון ובזרם הדם האנושי ברחבי העולם. ננופלסטיק, שגודלו קטן ממיקרומטר אחד, הוכח כקשה במיוחד לטיפול בקנה מידה גדול. נכון לעכשיו, לא קיימת שיטה מבוססת להסרת חלקיקים בטווח גודל זה.
מה החומר עושה
חומר הסופח הסיר חלקיקים בגודל של עד 30 ננומטר בבדיקות מעבדה. זהו טווח גודל שמערכות סינון קונבנציונליות ברובן אינן יכולות לטפל בו. כ-80 אחוז מהמזהמים פונו תוך 15 הדקות הראשונות של הטיפול. מהירות זו חשובה משום שרוב מתקני הטיהור העירוניים פועלים במחזורי זמן צפופים.
החומר פעל במספר סוגי פלסטיק נפוצים, כולל פוליאתילן, פוליפרופילן ופוליאסטר. הוא נותר יעיל גם במים מתוקים וגם במים מלוחים. מעבר לפלסטיק, החוקרים רשמו שיעורי הסרה גבוהים של כספית, כרום, נחושת, צבעים סינתטיים ואיבופרופן.
פרופסור ניקי אשתיגי מ-RMIT תיארה את לכידת הננו-פלסטיק כצעד קריטי קדימה. "עדיין אין פתרון מבוסס בקנה מידה גדול להסרתו", אמרה. המחבר הראשון, ד"ר מוחמד האריס, אמר שהחומר תוכנן במיוחד להסרת מיקרו-פלסטיק וננו-פלסטיק במהירות.
בדיקות תעשייתיות ושחזור מגנטי
הצוות בדק את הטכנולוגיה בשפכי כביסה תעשייתיים, מקור משמעותי לזיהום מסיבים סינתטיים. החומר הסיר יותר מ-88 אחוזים מהמיקרו-סיבים והצבעים מפוליאסטר, למרות נוכחותם של חומרים פעילי שטח וחומר אורגני במים. זוהי תוצאה משמעותית. שפכי כביסה מורכבים מבחינה כימית, וגישות טיפול רבות פוגעות בביצועיהן בתנאים אלה.
מערכת אב טיפוס, שפותחה בשיתוף פעולה עם One Eye Industries בקנדה, הוכיחה כי ניתן להפריד את החומר הסופח ממים באופן מגנטי ולשחזר אותו במהירות לאחר כל שימוש. שחזור מגנטי מטפל במכשול מרכזי לפריסה מסחרית. אם לא ניתן לשחזר חומר ביעילות ולעשות בו שימוש חוזר, עלויות התפעול הופכות לאי-תקינות בקנה מידה גדול.
תהליך הייצור השתפר גם הוא באופן מהותי. הצוות מייצר כעת את החומר בטמפרטורת החדר תוך שימוש בפחות תשומות יקרות. החוקרים אומרים שעלויות הייצור נמוכות בכ-75 אחוזים מגרסאות קודמות. ניתן לעשות שימוש חוזר בחומר מספר פעמים.
מסלולים מסחריים והקשר רגולטורי
RMIT נכנסה לשיחות מסחריות ראשוניות עם Fire and Test Australasia, חברה בבעלות ילידים שבסיסה בג'ילונג, ויקטוריה. השותפות מתמקדת בטיפול במי גשמים ושפכים, כולל יישומים בקנה מידה קהילתי. החוקרים עובדים גם עם Star Water Group, שבין לקוחותיה נמנים מפעילים בשוק האמריקאי.
להתמקדות האמריקאית הזו יש היגיון ספציפי. רגולטורים אמריקאים החמירו את הסטנדרטים הן לגבי מיקרופלסטיק והן לגבי PFAS בשנים האחרונות. הביקוש לאפשרויות טיפול מתקדמות עולה בקרב מפעילים עירוניים ותעשייתיים הנמצאים תחת לחץ לעמוד במגבלות החדשות. השילוב של ביצועי לכידה גבוהים והפקה מגנטית בעלות נמוכה מעניק לגישה זו טיעון מסחרי סביר בסביבה זו.
לטכנולוגיה יש פוטנציאל גם במערכות מבוזרות. אזורים רבים חסרים גישה לתשתיות טיפול בקנה מידה גדול. חומר שעובד במהירות, מתאושש בצורה נקייה וניתן לייצר אותו בעלות נמוכה יותר יוכל לשרת קהילות קטנות יותר ומקומות מרוחקים שבהם מפעלים קונבנציונליים אינם מעשיים.
איפה זה עומד
התוצאות שפורסמו עד כה מגיעות מבדיקות מעבדה ואב טיפוס. המעבר מביצועי מעבדה לפריסה עירונית או תעשייתית בקנה מידה מלא כרוך במערכת שונה של אתגרים הנדסיים ורגולטוריים. החוקרים הודו כי שותפים מסחריים בוחנים שאלות אלו כעת.
זיהום פלסטיק וזיהום כימי מתמשך חופפים יותר ויותר כדאגות של רגולטורים ומשקיעים. חברות שירות, יצרני טקסטיל ומשתמשי מים תעשייתיים עומדים בפני לחץ גובר להפגין אסטרטגיות טיפול אמינות. חומר המטפל במיקרופלסטיק, ננופלסטיק, מתכות כבדות ו-PFAS בו זמנית, ועושה זאת בלוחות זמנים לטיפול שמפעילים יכולים להשתמש בהם בפועל, יהיה בעל תחולה רחבה על פני מגזרים אם הביצועים בקנה מידה של שטח תואמים את נתוני המעבדה.
