Учёные превратили опасные PFAS-отходы в полезный фторид серебра с помощью электрических импульсов

Фторированные отходы из пенных огнетушителей, известные как aqueous film-forming foam (AFFF), содержат перфторалкильные и полифторалкильные вещества (PFAS) — серьёзные загрязнители окружающей среды. Раньше лаборатория Тура уже разработала способ преобразовать фторин из этих молекул в стабильные неорганические фториды, но полученное вещество оставалось отходом. Теперь учёные нашли способ превратить этот процесс из проблемы утилизации в ресурсную переработку.

Как работает «вспышечная инкапсулированная фторизация»

Метод, названный flash encapsulated fluorination, включает обработку активированного угля, адсорбировавшего PFAS, в присутствии нитрата серебра короткими электрическими импульсами. Эти импульсы быстро нагревают материал до нескольких сотен градусов Цельсия. При такой температуре атомы фтора высвобождаются из PFAS и захватываются близлежащими атомами серебра, образуя фторид серебра.

Решение ключевой технической проблемы

Основная сложность заключалась в том, что горячий углерод создаёт восстанавливающую среду, которая может превратить только что образованный фторид серебра обратно в металлическое серебро. Исследователи решили эту проблему, физически разделив углерод и серебро пористым кварцевым барьером. Газообразные фторсодержащие вещества проходят через барьер, в то время как твёрдые углерод и серебро остаются разделёнными.

Эффективность и практическое применение

При лабораторном тестировании полученный фторид серебра был эквивалентен коммерчески доступной версии, используемой для создания различных полезных соединений — от фармацевтических препаратов до агрохимикатов. Процесс удаляет более 99,9% доступного фтора из PFAS, при этом 90% собирается в виде фторида серебра. Серебро также можно повторно использовать: после передачи фтора целевому органическому соединению оно может быть собрано и использовано снова в процессе flash encapsulated fluorination.

От нейтрализации к циклической химии

По словам Джеймса Тура, этот подход превращает обработку PFAS-отходов из процесса, сосредоточенного на нейтрализации и удалении отходов, в циклическую материальную химию. «Мы можем нейтрализовать экологически вредные PFAS, привести фториды в пригодный для использования формат и затем вернуть их органическим химикам для производства в других местах», — объяснил Тур.

Контекст исследования

Фторин — ценный элемент в фармацевтике, агрохимии и передовых материалах. Предыдущие работы лаборатории Тура показали, что активированный уголь может адсорбировать PFAS из воды, а затем преобразовываться в графен с одновременным захватом фтора в виде фторида кальция — естественной и нетоксичной минерализованной формы фтора в окружающей среде. Однако захваченный фторид не был доступен для других применений. Новый метод решает эту проблему.

Исследование опубликовано в Nature Chemical Engineering с DOI 10.1038/s44286-026-00442-8.