Nova znanstvena metoda za uklanjanje "vječnih kemikalija" iz tla: Višestruko je jeftinija od postojećih rješenja

Svake godine na poljoprivredna zemljišta u Sjedinjenim Američkim Državama nanose se milijuni tona suhe tvari biosolida – hranjivim tvarima bogatog ostatka koji nastaje nakon pročišćavanja komunalnih otpadnih voda, poznatijeg kao kanalizacijski mulj.

Takva praksa omogućuje ponovno iskorištavanje hranjivih tvari i predstavlja vrijedan izvor gnojiva. Biosolidi se već godinama promoviraju kao prirodna alternativa petrokemijskim gnojivima, no problem je što je velik dio tog mulja onečišćen PFAS-om.

Znanstvenici sada rade na rješenju tog problema.

Onečišćenje posebno pogađa male proizvođače

"Ovaj problem – onečišćenje poljoprivrednog zemljišta PFAS-om – nerazmjerno pogađa male i ekološke poljoprivrednike koji su koristili gnojiva s PFAS-om prije nego što se u potpunosti shvatio razmjer problema", objašnjava stručnjak za zaštitu okoliša Jake Thompson sa Sveučilišta Yale, piše Science Alert.

On i njegovi suradnici u časopisu PNAS predstavili su detaljno razrađenu metodu sanacije koja bi, prema njihovim procjenama, mogla smanjiti količinu PFAS-a uz znatno niže troškove od postojećih postupaka.

Prema Nacionalnom istraživanju o kanalizacijskom mulju, koje je 2001. provela Američka agencija za zaštitu okoliša (EPA), godišnja proizvodnja biosolida u SAD-u sadržava između 2.749 i 3.450 kilograma PFAS-a, kemikalija poznatih i kao "vječne kemikalije". Oko polovice proizvedenih biosolida završava na poljoprivrednim površinama.

Kako im i naziv govori, riječ je o spojevima koji se iznimno teško razgrađuju. Zbog vrlo snažne veze između ugljika i fluora očekuje se da PFAS u okolišu može opstati tisućama godina.

Jednom kada dospije u tlo, PFAS se ondje zadržava i postupno nakuplja sa svakim novim nanošenjem biosolida. Istodobno može dospjeti u vodotokove ili ga apsorbiraju biljke, čime ulazi u prehrambeni lanac.

Sve veći broj istraživanja upućuje na to da bi izloženost PFAS-u mogla biti štetna za žive organizme.

Laboratorijska istraživanja i pokusi na životinjama ukazuju na moguću povezanost PFAS-a s razvojem raka te problemima u trudnoći i reprodukciji.

Istraživanja provedena na ljudima pokazala su povezanost PFAS-a s određenim vrstama raka, povećanim rizikom od kardiovaskularnih bolesti, multiplom sklerozom i poteškoćama s plodnošću.

Ipak, velik dio tih istraživanja još je u početnoj fazi pa se navedene povezanosti i dalje ispituju.

Bez obzira na to, dosadašnji rezultati sugeriraju da PFAS nije tvar koju bi bilo poželjno imati u tlu na kojem se uzgaja hrana.

"Iako se ovo istraživanje odnosi na SAD, dostupni podaci pokazuju da PFAS predstavlja globalni izazov", rekao je Thompson.

Nova metoda višestruko je jeftinija

Sanacija onečišćenog zemljišta postojećim metodama iznimno je skupa. Uklanjanje PFAS-a s američkih poljoprivrednih površina trenutačno stoji između 800.000 i 1,6 milijuna američkih dolara po hektaru, što bi ukupno iznosilo oko osam bilijuna američkih dolara.

Nova metoda, prema procjenama istraživača, stajala bi oko 29.000 američkih dolara po hektaru, pod uvjetom da se postupak ponavlja do 20 godina kako bi se postigla potpuna sanacija. Osim toga, poboljšava kvalitetu tla, dok postojeće metode, koje uključuju iskopavanje i spaljivanje zemlje, uklanjaju površinski sloj tla i pritom oslobađaju velike količine ugljikova dioksida.

Prvi korak nove metode podrazumijeva dodavanje usitnjene alkalne stijene na onečišćena polja. U svojim su modelima istraživači koristili bazalt, no kao alternativa mogao bi poslužiti i vapnenac.

"Dodavanje alkalnih stijena u tlo (odnosno proces ubrzanog trošenja stijena) povećava pH tla na ciljanu vrijednost od 7, čime se povećava pokretljivost i bioraspoloživost ključnih PFAS spojeva, poput perfluorooktansulfonata (PFOS) i perfluorooktanske kiseline (PFOA)", navode autori rada.

Na tako pripremljenom tlu uzgajaju se biljke poput industrijske konoplje i višegodišnjih trava, koje učinkovito nakupljaju PFOS. Nakon žetve biljke se podvrgavaju pirolizi, odnosno toplinskoj obradi bez prisutnosti kisika, pri čemu nastaje biougljen.

"Biomasa pretvorena u biougljen, koja se potom vraća na polje, može dodatno imobilizirati preostali PFAS i tako smanjiti njegov prijenos u krmne kulture", dodaje istraživački tim.

Moguće i smanjenje emisija ugljikova dioksida

Istraživači ističu da još uvijek postoje brojne nepoznanice o ponašanju PFAS-a tijekom pirolize. Jedno nedavno istraživanje pokazalo je da je za učinkovito smanjenje njegove koncentracije potrebna temperatura od najmanje 800 Celzijevih stupnjeva.

Važan dio procjene odnosi se i na ugljičnu bilancu. Dok piroliza i prijevoz biougljena stvaraju emisije stakleničkih plinova, proces ubrzanog trošenja stijena pridonosi uklanjanju ugljikova dioksida iz atmosfere, pa su oba učinka uzeta u obzir u izračunima.

Prema procjenama istraživača, primjena ove metode na razini cijelog SAD-a mogla bi svake godine iz atmosfere ukloniti 10,5 milijuna tona ugljikova dioksida, pod uvjetom da se postupak provodi prema predviđenim uputama.

"Ovo je stvarna prilika da poljoprivrednici ponovno preuzmu kontrolu nad svojim zemljištem i ostave tlo u boljem stanju nego što je bilo prije", zaključio je Thompson.