அழியாத PFAS நச்சுப்பொருட்களை அழிப்பது எப்படி? (PFAS Chemicals)

ஒரு உலகளாவிய சுற்றுச்சூழல் சவால்

இன்றைய நவீன உலகில், மனிதகுலம் எதிர்கொள்ளும் மிகக் கடினமான சுற்றுச்சூழல் சவால்களில் ஒன்றாக ‘PFAS’ (Per- and polyfluoroalkyl substances) உருவெடுத்துள்ளது. இவை இயற்கையாகச் சிதைவடையாத மற்றும் அழியாத தன்மை கொண்டவை என்பதால், விஞ்ஞானிகள் இவற்றுக்கு “ஃபாரெவர் கெமிக்கல்ஸ்” (Forever Chemicals) என்று பெயரிட்டுள்ளனர். துரதிர்ஷ்டவசமாக, இவை இன்று அண்டார்டிகாவின் பனிப்பொழிவு முதல் இமயமலையின் அடிவாரம் வரை பூமியின் அனைத்துப் பகுதிகளிலும் பரவியுள்ளன.

பல தசாப்தங்களாகத் தொழிற்சாலைக் கழிவுகள் மூலம் நிலத்தடி நீரிலும், ஆறுகளிலும் கலந்துவிட்ட இந்த நச்சுக்கள், தற்போது மனிதர்களின் இரத்த நாளங்கள் வரை ஊடுருவிவிட்டன. இந்த உலகளாவிய நெருக்கடிக்குத் தீர்வு காணும் நோக்கில், அமெரிக்காவின் ஹூஸ்டனில் உள்ள புகழ்பெற்ற ரைஸ் பல்கலைக்கழக (Rice University) ஆராய்ச்சியாளர்கள், ஒரு புரட்சிகரமான மைல்கல்லை எட்டியுள்ளனர். இந்த நச்சுப் பொருட்களை மிகவும் குறைந்த செலவிலும், அதே சமயம் கற்பனை செய்ய முடியாத வேகத்திலும் அழிப்பதற்கான ஒரு புதிய மின்-வேதியியல் (Electrochemical) முறையை அவர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர். இந்த ஆய்வறிக்கை அந்தத் தொழில்நுட்பத்தின் நுணுக்கங்கள், வேதியியல் செயல்முறைகள் மற்றும் அதன் எதிர்கால மாற்றங்களை விரிவாக விவரிக்கிறது.

PFAS: பிரச்சனையின் ஆழமும் சமூகப் பாதிப்பும்

PFAS என்பது 1940-களில் இருந்து பல்வேறு தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்காக மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட சுமார் 15,000-க்கும் மேற்பட்ட செயற்கை ரசாயனங்களின் தொகுப்பாகும். இவை அவற்றின் தனித்துவமான வெப்ப எதிர்ப்பு மற்றும் நீர்-எதிர்ப்புத் தன்மைக்காகப் புகழ்பெற்றவை.

அன்றாட வாழ்வில் PFAS: நாம் காலையில் பயன்படுத்தும் ‘நான்-ஸ்டிக்’ சமையல் பாத்திரங்கள் (Teflon), நீர்புகாத ஆடைகள் (Raincoats), கறை-எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட தரைவிரிப்புகள், மைக்ரோவேவ் பாப்கார்ன் பைகள், அழகுசாதனப் பொருட்கள் மற்றும் தீயணைப்பு நுரைகள் எனப் பட்டியல் நீண்டுகொண்டே போகிறது. நமது வசதியான வாழ்க்கை முறைக்கு இவை உதவியாக இருந்தாலும், அவற்றின் எச்சங்கள் நஞ்சாக மாறுகின்றன.

கார்பன்-புளோரின் பிணைப்பின் ரகசியம்: PFAS மூலக்கூறுகளின் அசைக்க முடியாத வலிமை அதன் ‘கார்பன்-புளோரின்’ (C-F) பிணைப்பில் உள்ளது. இது கரிம வேதியியலிலேயே (Organic Chemistry) மிக வலிமையான பிணைப்பாகக் கருதப்படுகிறது. இந்த வலிமை காரணமாகவே, பாக்டீரியாக்களாலோ, சூரிய ஒளியாலோ அல்லது இயற்கையான வேதிவினைகளாலோ இவற்றைச் சிதைக்க முடிவதில்லை. இது ஒரு ‘வேதியியல் பூட்டு’ போலச் செயல்படுகிறது.

உயிரியல் திரட்சி மற்றும் ஆரோக்கிய சீர்கேடு: இவை நீர் நிலைகளில் கலந்து மீன்களின் திசுக்களிலும், அங்கிருந்து உணவுச் சங்கிலி வழியாக மனிதர்களுக்கும் கடத்தப்படுகின்றன. இவை மனித உடலில் நுழைந்தால் வெளியேறப் பல ஆண்டுகள் எடுக்கும். நீண்ட கால அடிப்படையில் இவை உடலில் சேர்வதால், நோய் எதிர்ப்பு மண்டலம் பலவீனமடைதல், கல்லீரல் பாதிப்பு, தைராய்டு கோளாறுகள் மற்றும் கருவுறுதல் பிரச்சனைகள் ஏற்படுகின்றன. குறிப்பாக, மிகக் குறைந்த அளவில் (Parts per trillion) கூட இவை குடிநீரில் இருப்பது ஆபத்தானது என அமெரிக்கச் சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பு முகமை (EPA) எச்சரிக்கிறது.

Also read: நமது உடலில் பிளாஸ்டிக்குகள் எப்படி வந்தன? அதனால் என்ன ஆபத்துக்கள் உள்ளது?

ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் வினையூக்கி கண்டுபிடிப்பு

ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் ஜார்ஜ் ஆர். பிரவுன் பொறியியல் பள்ளியின் (George R. Brown School of Engineering) வேதியியல் பொறியாளர் ஹாவ்தியன் வாங் (Haotian Wang) தலைமையிலான குழு, இந்த நச்சுக்களை எதிர்கொள்ள ஒரு ‘பசுமை தொழில்நுட்ப’ அணுகுமுறையை முன்வைத்துள்ளது.

ஒற்றை அணு வினையூக்க நுட்பம் (Single-Atom Catalysis)

இந்த ஆய்வுக்காக அவர்கள் ‘அடுக்கடுக்கான இரட்டை ஹைட்ராக்சைடுகளை’ (Layered Double Hydroxides – LDH) ஒரு தளமாகப் பயன்படுத்தியுள்ளனர். இதன் சிறப்பம்சங்கள் பின்வருமாறு:

• தாமிரத்தின் புரட்சி: பொதுவாகப் பிளாட்டினம் (Platinum) அல்லது பல்லேடியம் (Palladium) போன்ற விலையுயர்ந்த உலோகங்களே இத்தகைய வினைகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படும். ஆனால், இவை சாமானியர்களுக்கு எட்டாத விலையில் இருப்பவை. வாங் குழுவினர் மலிவான தாமிரத்தை (Copper) அணு அளவில் (Single-atom) அந்த அடுக்குகளுக்குள் தனித்தனியாகப் பொருத்தியுள்ளனர். இது வினையூக்கத்தின் திறனைப் பல மடங்கு அதிகரிக்கிறது.
• மூலக்கூறு காந்தம்: இந்த தாமிர அணுக்கள் ஒரு வேதியியல் தூண்டிலாகச் செயல்படுகின்றன. இவை நீரில் மிகக் குறைந்த அளவில் கரைந்துள்ள நீண்ட PFAS சங்கிலிகளைத் துல்லியமாக அடையாளம் கண்டு, வினையூக்கியின் மேற்பரப்பிற்கு இழுக்கின்றன. இது ‘Adsorption’ எனப்படும் ஈர்ப்பு செயல்முறையின் மேம்பட்ட வடிவமாகும்.

தற்போதைய வடிகட்டுதல் முறைகளுடன் ஒரு ஒப்பீடு

தற்போது குடிநீர் சுத்திகரிப்பு நிலையங்களில் பயன்படுத்தப்படும் ‘ஆக்டிவேட்டட் கார்பன்’ (Activated Carbon) அல்லது ‘ரிவர்ஸ் ஆஸ்மோசிஸ்’ (RO) முறைகள் PFAS-ஐ நீரிலிருந்து பிரித்து எடுக்க மட்டுமே செய்கின்றன. இது பிரச்சனையை ஓரிடத்தில் இருந்து மற்றோரு இடத்திற்கு (வடிகட்டி கழிவு – Filter waste) நகர்த்துகிறதே தவிர, நச்சை அழிப்பதில்லை. அந்த வடிகட்டிகளை எரிக்கும்போது மீண்டும் நச்சுப் புகை வெளியேறும் அபாயம் உள்ளது. ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் புதிய முறை:

1. நேரடி அழிவு: இது நச்சுக்களைப் பிரிப்பதோடு நிற்காமல், அவற்றை அங்கேயே முழுமையாகச் சிதைக்கிறது.
2. செயல்பாட்டு வேகம்: ஆய்வகச் சோதனைகளில், இது தற்போதுள்ள மற்ற மின்-வேதியியல் முறைகளை விட 100 மடங்கு அதிக வேகத்தில் செயல்படுவது உறுதி செய்யப்பட்டுள்ளது.
3. பொருளாதார மேன்மை: தாமிரத்தைப் பயன்படுத்துவதாலும், அறை வெப்பநிலையிலேயே (Room temperature) செயல்படுவதாலும் இது வணிக ரீதியாகப் பெரிய முதலீடு இன்றிச் செயல்படுத்தக் கூடியது.

செயல்பாட்டு நுட்பம்

இந்த வினையூக்கி செயல்படும் விதம் ‘மின்-வேதியியல் குறைப்பு’ (Electrochemical Reduction) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதனை மூன்று படிநிலைகளாகப் பிரிக்கலாம்:

• படி 1: பிணைப்பு பலவீனம்: PFAS மூலக்கூறு வினையூக்கியின் மேற்பரப்பில் ஒட்டிக்கொண்டவுடன், தாமிர அணுக்கள் கார்பன்-புளோரின் பிணைப்பிற்குள் எலக்ட்ரான்களைச் செலுத்துகின்றன. இது அந்த வலிமையான பிணைப்பினை ‘நிலையின்மை’ (Instability) நிலைக்குக் கொண்டு செல்கிறது.
• படி 3: டிபுளோரினேஷன் (Defluorination): இந்த எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தால் அந்த வலிமையான பிணைப்பு உடைகிறது. புளோரின் அணுக்கள் ஒவ்வொன்றாக நீக்கப்பட்டு, பாதுகாப்பான புளோரைடு அயனிகளாக (Fluoride Ions) மாறுகின்றன. இவை நாம் பற்பசையில் பயன்படுத்தும் புளோரைடு போலவே பாதுகாப்பானவை.
• படி 3: நச்சற்ற இறுதி விளைபொருள்: புளோரின் நீக்கப்பட்ட பின் எஞ்சியிருக்கும் கார்பன் சங்கிலிகள், பாக்டீரியாக்களால் எளிதில் சிதைக்கப்படக்கூடிய எளிய கரிமப் பொருட்களாக மாறிவிடுகின்றன. இதன் மூலம் ஒரு நச்சுப் பொருள் முழுமையாக ஒரு இயற்கை பொருளாக மாற்றப்படுகிறது.

பொருளாதார, சுற்றுச்சூழல் மற்றும் உலகளாவிய தாக்கங்கள்

இந்தத் தொழில்நுட்பம் வெறும் ஆய்வகத்தோடு நின்றுவிடாமல், உலகளாவிய அளவில் நீர் மேலாண்மையில் ஒரு புதிய சகாப்தத்தைப் படைக்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

• சுழற்சிப் பொருளாதாரம் (Circular Economy): இந்த வினையூக்கி பல நூறு மணிநேரங்கள் செயல்பட்ட பிறகும் அதன் திறன் குறையவில்லை. மேலும், இதைப் புதுப்பிப்பதும் (Regeneration) மிக எளிது. இதனால் கழிவு மேலாண்மை செலவுகள் பெருமளவு குறையும்.
• தொழில்துறை பயன்பாடு: ரசாயன ஆலைகள், இராணுவ தளங்கள் மற்றும் விமான நிலையங்கள் (தீயணைப்பு நுரை அதிகம் பயன்படுத்தப்படும் இடங்கள்) ஆகிய இடங்களில் இந்தச் சுத்திகரிப்பு அமைப்பை நேரடியாகப் பொருத்துவதன் மூலம், நச்சுக்கள் நீர் நிலைகளுக்குச் செல்வதை ஆரம்பத்திலேயே தடுக்க முடியும்.
• சமூக நீதி: பல வளரும் நாடுகளில் குடிநீர் மாசுபாடு ஒரு பெரும் சவாலாக உள்ளது. இத்தகைய குறைந்த செலவு தொழில்நுட்பங்கள் ஏழை நாடுகளுக்கும் எட்டக்கூடியதாக இருக்கும். இது ஒரு ‘பசுமை தொழில்நுட்பமாக’ (Green Tech) அங்கீகரிக்கப்படுவதால், கார்பன் வெளியேற்றமும் இதில் மிகக் குறைவு.

ஆய்வறிக்கை முடிவு:

ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் இந்தத் தொழில்நுட்பம், “ஃபாரெவர் கெமிக்கல்ஸ்” என்ற பெயரையே வரலாற்றிலிருந்து துடைத்தெறியக் கூடிய ஆற்றல் கொண்டது. நச்சுக்களை ஓரிடத்திலிருந்து மற்றோரு இடத்திற்கு நகர்த்தாமல், அவற்றை நிரந்தரமாக அழிப்பதன் மூலம், நிலத்தடி நீர் மாசுபாட்டைச் சரிசெய்யவும், எதிர்காலத் தலைமுறையினருக்கு நச்சற்ற குடிநீரை உறுதி செய்யவும் இது ஒரு சிறந்த வழியாகத் திகழ்கிறது. வணிகமயமாக்கலுக்கான அடுத்தகட்ட சோதனைகள் மற்றும் பெரிய அளவிலான சுத்திகரிப்பு ஆலைகளுக்கான வடிவமைப்பு பணிகள் தற்போது உலகளாவிய ஒத்துழைப்புடன் நடைபெற்று வருகின்றன.

கலைச்சொல்லகராதி

தமிழ் சொல்	ஆங்கிலக் கலைச்சொல்	விளக்கம்
வினையூக்கி	Catalyst	வேதிவினையில் ஈடுபடாமல், வினையின் வேகத்தை மட்டும் அதிகரிக்கும் பொருள்.
மின்-வேதியியல் குறைப்பு	Electrochemical Reduction	மின்சாரத்தைச் செலுத்தி மூலக்கூறு பிணைப்புகளை உடைத்து எலக்ட்ரான்களைச் சேர்க்கும் முறை.
புளோரின் நீக்கம்	Defluorination	PFAS-ல் உள்ள நச்சுத்தன்மை வாய்ந்த புளோரினைப் பாதுகாப்பான அயனிகளாகப் பிரிக்கும் செயல்.
உயிரியல் திரட்சி	Bioaccumulation	ஒரு நச்சுப்பொருள் விலங்குகள் அல்லது மனிதர்களின் திசுக்களில் மெதுவாகச் சேமிக்கப்படுதல்.
அடுக்கு இரட்டை ஹைட்ராக்சைடு	LDH	நேர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட உலோக அடுக்குகள், இவை வினையூக்கிகளுக்குத் தளமாகப் பயன்படுகின்றன.
ஒற்றை அணு வினையூக்கி	Single-atom Catalyst	உலோகங்களை அணு அளவில் தனித்தனியாகப் பிரித்து அதிகபட்ச மேற்பரப்புத் திறனைப் பெறுதல்.
நச்சுத்தன்மை	Toxicity	ஒரு வேதிப்பொருள் உயிரியல் அமைப்புகளுக்கு ஏற்படுத்தும் பாதிப்பின் அளவு.
புளோரைடு அயனி	Fluoride Ion	புளோரின் அணு ஒரு எலக்ட்ரானைப் பெற்றுப் நிலைப்புத்தன்மை அடைந்த வடிவம்.
பகுப்பாய்வு	Degradation	ஒரு சிக்கலான வேதிப்பொருள் எளிய கூறுகளாக உடையும் செயல்முறை.