[미국] WEF, PFAS 지속성 중단 위해 다학제 연구팀과 협력

물환경연맹(WEF)은 바이오 고형물의 유익한 재사용을 지원하기 위해 열분해 후 열 산화를 사용하여 과PFAS를 파괴 효과를 연구하기 위해 다학제 연구 팀과 협력했다고 밝혔다.

PFAS는 소비자 및 산업 제품에서 발견되는 제조된 화학 물질의 복잡한 그룹으로, 시간이 지나도 환경에 온전히 유지되는 능력 때문에 '영원한 화학물질'로 간주되는 PFAS는 토양, 공기 및 물에서 검출되었으며 인간의 건강에 해를 끼칠 수 있다.

하·폐수 시설은 바이오 고형물을 포함하여 환경에 PFAS를 방출하는 것에 대한 규제 불확실성에 직면해 있다. 바이오 고형물은 고체와 액체가 분리되는 하·폐수 처리 공정의 산물로, 물리적 및 화학적으로 처리되어 영양이 풍부한 생체 고형물을 생성한다. 수십 년에 걸친 연구에 따르면 바이오 고형물이 필수 식물 영양소를 제공하고, 식물 성장을 위한 수분 보유량을 증가시키며, 토양에 탄소 매장량을 구축한다는 사실이 입증되었다. 많은 유틸리티는 규정 준수를 보장하고 자원에 대한 많은 유익한 사용을 계속하기 위해 바이오 고형물에서 PFAS를 제거하는 새로운 방법을 고려하고 있다.

WEF의 월트 말로(Walt Marlowe) 전무이사는 "미국의 지역 사회가 많은 이점을 위해 바이오 고형물을 사용할 수 있고 이 귀중한 자원이 매립지를 채우기 위해 보내지는 것이 아니라 경제적 및 환경적 지속 가능성을 위해 매우 중요하다"면서 "물 부문은 항상 최고의 과학을 사용하여 우리 작업을 안내했으며 PFAS의 파괴를 탐구하기 위한 이 연구는 그 약속의 일부"라고 말했다.

지원 유틸리티 및 기술 제공업체의 기부금 50만 달러로 진행되는 연구는 수석 연구원 로이드 윈첼(Lloyd Winchell,) 브라운 칼드웰(Brown and Caldwell), 프란코 베루티(Franco Berruti) 웨스턴 대학교(Western University) 교수 및 데트레프 크나페(Detlef Knappe), 노스캘로라이나 주립대학교(North Carolina State University) 교수가 주도할 것이다.

열분해(열 적용을 통한 유기 물질의 화학적 분해)는 귀중한 바이오 차와 연료가 풍부한 배기 가스를 생성한다. 열산화를 사용함으로써, 오프 가스(Off-gas)는 열분해를 위한 열원으로 재사용되거나 전력을 생성할 수 있다. 이와 함께 이러한 프로세스는 잠재적으로 PFAS를 파괴하여 바이오 차 재사용 또는 대기 배출에 대한 우려를 완화할 수 있다.

이 연구는 공정을 통한 PFAS의 운명을 이해하기 위한 질량 균형을 포함하여 실험실 및 전체 규모의 열분해 및 열 산화 시스템을 통한 PFAS 파괴를 평가할 것이다.

이번 연구를 이끄는 로이드 윈첼은 "상하수도 산업은 환경에서 PFAS의 순환을 중지할 솔루션이 시급히 필요하다"면서 "이 획기적인 연구는 최첨단 분석 방법을 사용하여 이 복잡한 문제를 해결하고 끊임없이 변화하는 PFAS 환경에서 중요한 격차를 메울 것"이라고 말했다.

샘플링, 실험실 실험 및 분석이 포함된 18개월의 연구 기간 후에 WEF는 결과와 전체 규모의 열분해 권장 사항이 포함된 최종 보고서를 발표할 것이다.

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Utilities, Partners Unite for Half-Million-Dollar Study to Halt PFAS Persistence

The Water Environment Federation (WEF) has partnered with a multidisciplinary research team to study the effectiveness of destroying per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) using pyrolysis followed by thermal oxidation to support the beneficial reuse of biosolids.

PFAS is a complex group of manufactured chemicals found in consumer and industrial products. Deemed “forever chemicals” for their ability to remain intact in the environment over time, PFAS have been detected in soil, air, and water and can be harmful to human health.

Wastewater utilities face regulatory uncertainty over the release of PFAS to the environment, including via biosolids. Biosolids are a product of the wastewater treatment process where solids and liquids are separated. The solids are treated physically and chemically to produce nutrient-rich biosolids. Decades of research has demonstrated that biosolids offer essential plant nutrients, increase water retention for plant growth, and build carbon reserves in the soil. Many utilities are contemplating new ways to eliminate PFAS from biosolids to ensure regulatory compliance and to continue the many beneficial uses for the resource.

“It is vital for economic and environmental sustainability that communities across the country are able to use biosolids for their many benefits and that this valuable resource is not just sent to fill up landfills,” says WEF Executive Director Walt Marlowe. “The water sector has always used the best science to guide our work and this research to explore destruction of PFAS is part of that commitment.”

With contributions from supporting utilities and technology providers, the $500,000 study will be led by principal investigators Lloyd Winchell (Brown and Caldwell), Franco Berruti (Western University), and Detlef Knappe (North Carolina State University).

Pyrolysis – the chemical decomposition of organic materials via heat application – produces valuable biochar and fuel-rich off-gas. By using thermal oxidation, the off-gas can be reused as the heat source for pyrolysis or to generate power. In tandem, these processes can potentially destroy PFAS to alleviate concerns with biochar reuse or air emissions.

The research will evaluate PFAS destruction through a laboratory and full scale pyrolysis and thermal oxidation system, including a mass balance to understand the fate of PFAS through the process.

“The water and wastewater industry urgently needs a solution to stop the cycling of PFAS in the environment,” said Winchell. “This groundbreaking research will use state-of-the-art analytical methods to address this complex issue and fill a critical gap in the ever-changing PFAS landscape.”

Following an 18-month research period involving sampling, laboratory experiments, and analyses, a final report with findings and full-scale pyrolysis recommendations will be published by WEF.

[출처 = WEF(https://www.usbr.gov/newsroom/news-release/4304) / 2022년 9월 13일]