فهم المواد البيرفلوروألكيلية والبوليفلوروألكيلية (PFAS)

PFAS هي فئة من المواد الكيميائية المعروفة باستقرارها الكيميائي العالي وخصائصها كمواد خافضة للتوتر السطحي، وتستخدم على نطاق واسع في مختلف القطاعات الصناعية، بما في ذلك تصنيع أشباه الموصلات، ومعالجة المعادن، وإنتاج الزيوت. بسبب خصائصها الفريدة من نوعها في عدم الانجذاب للماء والزيوت، اعتُبرت PFAS ضرورية لتعزيز كفاءة عمليات التشغيل وتحسين جودة المنتجات. ومع ذلك، فإن استقرارها العالي واستمراريتها أثارت مخاوف بيئية وصحية كبيرة.

في صناعة المعادن، تُضاف المواد الكيميائية المعروفة باسم PFAS عادةً إلى سوائل القطع والزيوت كمستحلبات لتحسين تأثيرات التبريد والتشحيم. يسمح هيكل سلسلة الفلوروكربون للـ PFAS بتشكيل أفلام مستقرة على أسطح المعادن، مما يقلل الاحتكاك والتآكل، وبالتالي يطيل عمر الأدوات ويعزز دقة المعالجة.

على سبيل المثال، تم استخدام سلفونات البيرفلوروأوكتان (PFOS) وسلفونات البيرفلوروهكسان (PFHxS) على نطاق واسع في سوائل قطع المعادن المختلفة وتركيبات الزيوت لتenhance خصائص مقاومة الصدأ والتشحيم. علاوة على ذلك، يمكن أن تظل هذه المركبات مستقرة تحت ظروف قاسية مثل درجات الحرارة العالية والضغوط، وهو أمر مهم بشكل خاص في الأعمال المعدنية الدقيقة في صناعات مثل الفضاء وتصنيع الأجهزة الطبية.

المرحلة التدريجية للتخلص من المواد الكيميائية PFAS

يقدم استخدام المواد الكيميائية PFAS في صناعة المعادن وزيوت التشحيم أيضًا مخاطر بيئية وصحية محتملة. هذه المواد صعبة للغاية في التحلل، ولها خصائص تراكم حيوي، ويمكن أن تدخل المسطحات المائية الطبيعية من خلال تصريف مياه الصرف. غالبًا ما تحتوي السوائل النفايات، وسوائل القطع، والسوائل المبردة المستخدمة في صناعة المعادن على كميات كبيرة من PFAS.

إذا لم يتم معالجتها بشكل صحيح، يمكن أن تلوث هذه المركبات الفلورية التربة والمياه الجوفية، مما يشكل تهديدات للنظم البيئية وصحة الإنسان. أظهرت الدراسات أن PFAS يمكن أن تعطل النظام الغدد الصماء البشري وترتبط بمشاكل صحية متنوعة، بما في ذلك السرطان، وضعف جهاز المناعة، ومشاكل الإنجاب.

مع تزايد المخاوف العالمية بشأن التأثير البيئي لمركبات PFAS، بدأت العديد من الدول والمناطق في تشديد اللوائح المتعلقة بهذه المركبات. وقد أدرجت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) مركبات PFOS وحمض البيرفلوروأوكتانيك (PFOA) ومشتقاتها تحت قانون التحكم في المواد السامة، مما يتطلب تقليل الاستخدام في العمليات الصناعية أو البحث عن بدائل.

فرض الاتحاد الأوروبي أيضًا قيودًا صارمة على استخدام مواد PFAS المختلفة بموجب اتفاقية ستوكهولم لتقليل آثارها البيئية والصحية. وقد دفعت هذه التدابير التنظيمية صناعة المعادن إلى البحث عن بدائل خالية من PFAS وصيغ سوائل القطع وزيوت التشحيم الأكثر صداقة للبيئة.

زيوت التشحيم الخالية من PFAS في صناعة المعادن

في صياغة زيوت التشحيم لعمليات تشكيل المعادن، تكتسب البدائل الخالية من PFAS اهتمامًا متزايدًا. تهدف هذه البدائل إلى تقليل أو القضاء على استخدام المواد الكيميائية PFAS، مما يقلل من خطر التلوث البيئي. تقدم بعض التقنيات البديلة، مثل زيوت التشحيم القائمة على النباتات وزيوت التشحيم الاصطناعية، خصائص مقاومة للصدأ والتشحيم مشابهة، ولكنها تتمتع أيضًا بتحلل بيولوجي أفضل وتوافق بيئي. ومع ذلك، تظل تكلفة ومتطلبات التقنية لهذه البدائل تحديًا، مما يستلزم مزيدًا من البحث والتطوير لضمان أدائها واستقرارها عبر تطبيقات صناعية مختلفة.

لإزالة مياه الصرف الناتجة عن أعمال المعادن، فإن الطرق التقليدية للعلاج الفيزيائي والكيميائي، مثل التجلط والترسيب والتفاعلات الأكسدة والاختزال، ليست فعالة تمامًا في إزالة المواد الكيميائية PFAS. أظهرت الدراسات الحديثة أن تقنيات العلاج المتقدمة، مثل عمليات الأكسدة المتقدمة (AOPs)، والترشيح الغشائي، وتقنيات الامتزاز (مثل امتزاز الكربون النشط والراتنج)، توفر كفاءة أعلى في إزالة هذه الملوثات العضوية المستمرة. ومع ذلك، يجب أن تأخذ تطبيقات هذه التقنيات في الاعتبار التكلفة واستهلاك الطاقة والمتطلبات التشغيلية، وتتطلب مزيدًا من التحسين والتحقق.

يبرز استخدام PFAS في صناعة المعادن والزيوت مزاياها في الأداء الصناعي ولكنه يجلب أيضًا مخاطر بيئية وصحية. مع تزايد الوعي البيئي وتضييق القوانين، تواجه الصناعة ضغوطًا لتقليل استخدام PFAS، والبحث عن بدائل، وتحسين تقنيات معالجة مياه الصرف. في المستقبل، ستحتاج الابتكارات في صناعة المعادن إلى تحقيق التوازن بين الكفاءة والمتطلبات البيئية، مما يعزز تحولًا صناعيًا مستدامًا.

◆ مقتبس من: Springer Nature

◆ المصدر: https://rdcu.be/dSOkJ