Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
Scientists Find Two New Ways To Break Down “Forever Chemicals” in Water
HZDR araştırma ekibi, "sonsuz kimyasallar"ı parçalama yöntemleri geliştirdi.
Suda Soğuk Plazma Kavitasyonu. Kaynak: B. Schröder/HZDR
PFAS'ların içindeki karbon-flor bağları kimyadaki en güçlü bağlar arasındadır ve bu da bu endüstriyel kirleticilerin suda yıllarca kalmasına olanak tanır. Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf'taki (HZDR) araştırmacılar, bu bağları kırmak için iki yöntem deniyor: hidrodinamik kavitasyon ve gaz dağılımıyla birleştirilmiş soğuk atmosferik plazma.
Helmholtz Çevre Araştırma Merkezi (UFZ) uzmanları tarafından yapılan analizler, her iki işlemin de per- ve polifloroalkil maddeleri (PFAS) parçaladığını ve florür açığa çıkardığını doğruladı. Bu yöntemler, pratik endüstriyel sistemlere dönüştürülürse, nehirler, göller ve okyanuslara giren bu son derece kalıcı kimyasalların miktarını sınırlamaya yardımcı olabilir.
PFAS ailesi, 10.000'den fazla kısa ve uzun zincirli endüstriyel bileşik içermektedir. Bazılarının genetik materyale zarar verdiği ve kanser riskini artırdığı düşünülürken, diğer birçoğunun biyolojik etkileri hala tam olarak anlaşılamamıştır. Kimyasal parçalanmaya karşı dirençleri, son derece kararlı karbon-flor bağlarından kaynaklanmaktadır.
PFAS maddeleri genellikle atık su yoluyla nehirlere ve okyanuslara ulaşır ve dünya çapında yayılmıştır. Araştırmacılar yakın zamanda Elbe Nehri'nde yüksek konsantrasyonlarda PFAS tespit etmiş olup, bu durum bitkiler, yaban hayatı ve insan sağlığı için potansiyel endişeleri gündeme getirmektedir.
Kavitasyon, inatçı PFAS bağlarını kırmaya başlar.
Almanya'nın su kaynaklarını korumayı ve içme suyu teminini güvence altına almayı amaçlayan "Ulusal Su Stratejisi" ile bağlantılı çalışmalar kapsamında, HZDR araştırmacıları, bu "kalıcı kimyasalların" çevreye ulaşmadan önce sistematik olarak nasıl yok edilebileceğini araştırıyor.
2022'de başlayan ön bir çalışmada, doktora sonrası araştırmacı Dr. Ysabel Huaccallo-Aguilar liderliğindeki bir grup, PFAS'ı parçalamanın bir yolu olarak hidrodinamik kavitasyonu test etti.
HZDR Su ve Çevre Teknolojileri Bölümü Başkanı Dr. Sebastian Reinecke, "Hidrodinamik kavitasyonda, PFAS ile zenginleştirilmiş suyu bir daralma bölgesinden geçirerek küçük buhar kabarcıkları oluşturuyoruz" diye açıklıyor.
Uzun zincirli PFAS'lar yüzeyde aktiftir, bu nedenle kabarcıkların üzerinde toplanırlar. Su dar geçitten geçip basınç arttıkça, bu kabarcıklar çöker.
Reinecke, "Daralmanın aşağısındaki suda yükselen ortam basıncı altında kabarcıklar patladığında, kabarcıklara yapışmış olan PFAS'lar birkaç bin derece Celsius'luk yerel sıcaklık artışlarına maruz kalır" diye açıklıyor.
Kavitasyon ayrıca, yalnızca belirli bir bileşiği hedef almak yerine yakındaki maddelerle reaksiyona girebilen son derece reaktif hidroksil radikalleri oluşturur. "Hipotezimiz, bunların ara ürünlere saldırdığı ve PFAS bozunmasını önemli ölçüde artırdığı yönündedir."
Huaccallo-Aguilar ve meslektaşları, bu işlemin musluk suyundaki PFAS'ı parçaladığını ve organik olarak bağlı florun bir kısmını florüre dönüştürdüğünü gösterdi. Florür konsantrasyonları, işlem süresi uzadıkça artmaya devam etti ve bu da kimyasalların parçalandığına dair kanıt sağladı.
Deneyler, en kalıcı ve en kapsamlı şekilde incelenen PFAS bileşiklerinden biri olan perflorooktan sülfonat (PFOS) üzerine odaklandı. Testlerin sonunda, hidrodinamik kavitasyon, çözünmüş PFOS'un yaklaşık %37'sini istikrarlı bir hızda parçaladı.
Reinecke, "Şu anda bozunma oranını artırmak için takip deneyleri yürütüyoruz," diye açıklıyor. "Amacımız, çözeltideki PFAS'ın yüzde 80'inden fazlasının bozunma oranını iyileştirmek ve kimyasallara bağlı florun yüzde 50'sinden fazlasını mineralize etmektir; bu da PFAS'a özgü karbon-flor bağlarını parçalamak anlamına gelir."
Plazma, daha fazla PFAS'ı daha düşük bir maliyetle ortadan kaldırır.
Çevre mühendisi Dr. Amit Kumar'ın önderliğinde gerçekleştirilen ayrı bir deney serisinde, soğuk atmosferik plazma gaz dağılımıyla birlikte kullanıldı. Bu yöntem, sıradan çevre koşullarında çalışır ve katalizör veya ilave kimyasal madde gerektirmez.
Kumar, doktora araştırması sırasında plazmada oluşan reaktif kimyasal türlerin mikro kirleticileri nasıl yok edebileceğini inceledi. Bu bilgiyi PFAS ile kirlenmiş suya uyguladı.
Sebastian Reinecke, deney düzeneğini açıklarken, “PFAS ile kirlenmiş suya aynı anda gaz verirken su yüzeyinde plazma ürettik,” diyor. “PFAS'lar gaz kabarcıklarının yüzeyine yapışıyor. Yükseldikçe su sürekli olarak dolaştırılıyor. Bu, PFAS'ları yüzeye çıkarıyor ve burada plazmada parçalanıyorlar.”
Plazma işlemi, hem kısa hem de uzun zincirli PFAS'ları neredeyse tamamen parçaladı. Ayrıca bileşikler içindeki bağlı flor atomlarının yaklaşık %35'ini florür tuzları olarak serbest bıraktı.
Daha yüksek performans, önemli dezavantajları da beraberinde getirdi. Reinecke, "Bu yöntem, kavitasyona göre önemli ölçüde daha hızlı reaksiyon kinetiğine sahip olsa da, hacim birimi başına çok daha fazla enerji tüketiyor," diyor. "Ayrıca, süreç henüz ayrıntılı olarak inceleyemediğimiz çok sayıda dönüşüm ürünü üretiyor; örneğin, reaksiyon sırasında oluşan gaz halindeki bileşikler."
Daha ileri deneyler, bu dönüşüm ürünlerinden herhangi birinin insan sağlığını tehdit edip edemeyeceğini ve eğer tehdit ediyorsa oluşumlarının nasıl önlenebileceğini inceliyor.
İki yöntemi birleştirmek, temizleme işlemini iyileştirebilir.
Araştırmacılar, plazma işlemini daha büyük miktarlarda kirlenmiş suyu arıtmak için uyarlıyorlar. Birden fazla elektrot ve teknik bir gaz enjektörü ekleyerek, reaksiyon hacmini yaklaşık 50 mililitreden beş litreye çıkarıyorlar.
Uzun vadeli planları, plazma tedavisini hidrodinamik kavitasyonla birleştirerek, her iki yöntemin en güçlü özelliklerini bir araya getirmektir.
Reinecke, "Plazmadan gelen yüksek reaktif türleri kavitasyon etkileriyle birleştirerek yüksek bozunma oranlarına ulaşacağımıza inanıyorum" diyor.
Eğer bu birleşik sistem, enerji kullanımını ve istenmeyen yan ürünleri kontrol altında tutarken yüksek oranda bozunma sağlarsa, kirlenmiş sudan PFAS'ı uzaklaştırmak için yeni bir yöntem sunabilir.
Bu araştırma, Helmholtz Birliği'nin İtici Güç ve Ağ Oluşturma Fonu tarafından, Helmholtz İnovasyon Laboratuvarı olan Temiz Su Teknolojisi Laboratuvarı (CLEWATEC) aracılığıyla, HIL-A02 referans numarası altında finanse edilmiştir. “HyKaPro SAB-EFRE” ve “Plasma4PFAS SAB-EFRE” projeleri, Avrupa Birliği ve Saksonya Parlamentosu'nun devlet bütçesinde onayladığı vergi gelirleri ile ortaklaşa finanse edilmektedir.
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, 7 Ağustos 2026, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 30.09.2026, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: Amit Kumar, Anett Georgi, Ysabel Huaccallo-Aguilar, Markus Meier, Holger Kryk, Sebastian Felix Reinecke ve Uwe Hampel tarafından kaleme alınan “Suda perflorooktan sülfonat (PFOS) kalıcı kimyasalının hidrodinamik kavitasyon işlemi kullanılarak bozunması ve deflorinasyonu” başlıklı makale, 16 Ocak 2026 tarihinde Chemical Engineering Journal Advances dergisinde yayınlanmıştır. DOI: 10.1016/j.ceja.2026.101046
Amit Kumar, Ysabel Huaccallo-Aguilar, Holger Kryk, Uwe Hampel ve Sebastian Felix Reinecke tarafından kaleme alınan “Gaz Dağılımlı Soğuk Atmosferik Plazma Kullanılarak Musluk Suyunda Perflorooktan Sülfonatın (PFOS) Geliştirilmiş Bozunması ve Deflorinasyonu” başlıklı makale, 13 Haziran 2026 tarihinde Scientific Reports dergisinde yayınlanmıştır. DOI: 10.1038/s41598-026-57490-6
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.