如何处理大量储存的pfas消防泡沫?

数百万升含有高浓度全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)的消防泡沫储存在库存中。这些剩余材料中的大部分已经存在了几十年，存放在美国各地的消防站、机场、石油设施和化学制造厂。到目前为止，还没有一种可接受的方法来清除这些水性成膜泡沫(AFFF)，但美国研发机构巴特尔(Battelle)正准备解决这个问题。

这家非盈利机构已经证明了其基于超临界水氧化化学(SWOC)的新技术——被亲切地称为超临界水氧化化学pfa歼灭者-完全摧毁装满pfas的AFFF仓库在最近由美国消防产品公司Greenfire资助的一次部署中．

消防泡沫已经使用了几十年，在抑制柴油、丙烷、汽油和航空燃料火灾方面非常出色。它们的工作原理是形成一层薄膜，覆盖在燃料上，使火中氧气不足。过去，在消防培训课程或灭火过程中，fff的径流没有得到控制，导致PFAS化学品进入环境，渗入土壤和地下水。现在，最近涉及PFAS的政府法规意味着，许多依赖AFFF超过50年的军事场所、消防训练中心和机场已被指示停止使用这些产品，库存已经建立起来。

绰号为“永远的化学品”，pfa与免疫系统功能障碍、低出生体重、高胆固醇、甲状腺疾病和某些癌症等健康问题有关。C-F键的稳定性意味着这些化合物在环境中也具有很高的持久性。更复杂的是，这些物质生物积累和生物放大食物链在顶部动物的血液和器官中显著增加。PFAS化学物质已在人类血液、尿液和母乳中被发现。

“AFFF一直是基准，它能很好地抑制火灾，但(PFAS)会在环境中积累，导致癌症，基本上会进入每个人的血液，”GreenFire的首席执行官布兰登·米勒说．

除了燃烧

军事基地、机场和消防部门必须手头有AFFF，以便在发生严重火灾时使用它将Dichtel他是伊利诺伊州西北大学研究PFAS的有机化学家。“好消息是，他们并没有把它们倒进下水道，但我们有点陷入了两难境地，所有这些东西都在世界上，我们越来越意识到我们不应该再使用它们了。”

问题是，燃烧这些化学物质并不能完全破坏它们，实际上可能会产生危险的转化产物，然后释放出来，进一步扩散到整个环境中。这种担忧导致美国国防部暂停焚烧PFAS废料包括AFFF在内的美国政府在今年早些时候宣布了这一消息。

巴特尔的PFAS项目负责人艾米·迪达尔解释说:“通过焚烧，可能会产生不完全破坏的产品。”她说，尽管涉及到非常高的温度，但尚不清楚PFAS是否被破坏。

与此同时，填埋这些剩余的AFFF并不是一个解决方案，因为PFAS化学物质最终会渗入地下水，进入水道和湿地。

典型的消防站在现场储存AFFF，这种泡沫的储存量取决于位置。根据Dindal的说法，在一个特定的收集点平均有数万升。

巴特尔的PFAS湮灭器技术提供了一个潜在的解决方案。它是基于超临界水氧化技术，自20世纪80年代以来，这种技术一直被用于破坏难处理和危险的化合物，如多氯联苯。

在超临界状态下，当水超过374°C和22.1MPa时，可以添加氧化剂来破坏强碳氟键。“当我们打破碳- f键时，我们得到碳，然后碳与氧化过程中可用的氧结合，形成少量的CO。₂Dindal解释道。

咸了

另一种最终产物是氟化氢(HF)，这是一种腐蚀性酸，通过加入氢氧化钠产生惰性盐来中和。然后盐溶解在不含pfas的水中，所以整个过程的副产物只是少量的CO₂还有惰性盐。

今年早些时候，巴特尔在密歇根州西部的一个污水处理设施进行了为期一周的试点演示它每天在2000升受污染的水中分解PFAS。垃圾渗滤液中的PFAS已在现场被成功销毁，巴特尔目前正致力于开发一个容量为其10倍的更大装置，将于明年部署在现场。

GreenFire从成立之初就一直在努力获得满足其需求的消防泡沫。米勒回忆说:“我们找不到适合我们的泡沫或润湿剂。”他说，很多都具有很强的腐蚀性，这实际上损坏了设备。

米勒在有机食品生产和农业领域工作了25年，因此他习惯了与天然产品打交道。“当我们找不到一种可行的AFFF替代品时，我们意识到，这个行业对一种可以普遍提供绿色灭火技术的产品的需求要大得多。”

该公司很快转向泡沫生产，并与全国各地不同的消防站以及大型石油公司建立了合作关系。米勒很快就了解到，他们都有大量的AFFF库存，但没有办法将它们处理掉。他说:“当我们发现巴特尔的技术实际上摧毁了PFAS，而不是将其焚烧、送到其他地方或埋在地下时，绿火立即想要参与进来。”

绿色消防泡沫

最近，巴特尔在位于北卡罗来纳州夏洛特市的“绿火”收集站使用其PFAS歼灭器技术，摧毁了几个当地消防站储存的AFFF。附近的Waxhaw消防部门有大约760升的AFFF泡沫，这些泡沫已经在那里存放了40多年，该部门的负责人格雷戈里·夏普抓住了这个机会，看看巴特尔的技术是否可以安全地处理他们部门储存的AFFF。

Greenfire还用它开发的一种新的、更环保的泡沫取代了这些AFFF商店。虽然该公司的绿火消防泡沫(GFFF)的成分和成分是专有的，但它已经在清洁生产行动中获得了独立的无氟认证参与项目，并作为安全使用的食品制备领域NSF．

该公司表示，从最初的基础上，它能够设计出一种具有与AFFF相同灭火能力的坚固泡沫。在检查了市售消防泡沫，以确定在水生、哺乳动物和环境毒性方面哪种是最安全的之后，GreenFire公司故意将这些泡沫与其他一些专有矿物质、泡沫结构和粘合剂一起加入到他们的泡沫中。

“我认为巴特尔在技术可部署的运输单元水平上对超临界水氧化化学进行‘实战测试’是非常棒的，”他说Michael Wong他是莱斯大学化学与生物分子工程系的系主任。“已发表的文献表明，SWOC化学作用于分解PFAS，所以这种化学作用并不新鲜。我很好奇加压水(超过200atm，或3200psi)和加热水(超过370°C/700°F)的能源成本。我想PFAS的歼灭器会很贵，而且需要一些专家来操作。”

美国以外

虽然这个具体的项目只有一个月的时间，但绿火正致力于与巴特尔建立长期关系，继续销毁和替换从全国各地接收的AFFF库存。

巴特尔还在与美国各地的各州机构进行对话，这些机构正在考虑实施AFFF回收计划，以收集这些储存的材料并安全处理。Dindal说:“使用PFAS歼灭器这样的技术进行破坏是一个理想的解决方案。”

这不仅仅是美国的问题。她说:“美国的所有行业——消防站、机场、石油设施和化工厂——在全球范围内都将拥有相同的AFFF储备。”

米勒对此表示赞同，他指出，GreenFire已经在国际上引起了很大的兴趣——尤其是来自欧洲的消防部门和民防组织，以及中东的大型石油企业集团。

他说，许多产油国正在向海洋中倾倒数百加仑(含pfas的)AFFF，并在寻找其他替代品。“这是一个全球性的问题，解决这个问题的第一个解决方案是从美国开始的，但这是全世界都需要的。”

迪克特尔对巴特尔的作品印象深刻。他称之为“有趣而有前途”，并表示在AFFF上使用这种PFAS湮灭器技术是有意义的。“巴特尔提供的是一次性操作，可以降解这些材料，为社区解决问题。”

然而，超临界水氧化在这一领域仍然存在一些关键的挑战。虽然该工艺已被证明可以很好地降解PFAS，但超临界水氧化涉及高能量输入以及持续的安全和维护问题。

Dichtel解释说:“它会产生HF，然后被中和。”“如果它们在这样的条件下产生HF，那么处理起来也会有相当严重的安全问题。”他说，虽然这些担忧并非不可克服，但“由非专家部署和操作的这种系统越多，就需要非常具体的维护和安全协议”。

迪克特尔警告说:“反应堆必须经过精心设计，如果它发生故障，可能会发生爆炸或PFAS和HF水泄漏，这可能是相当灾难性的。”

尽管如此，他对巴特尔在战场上摧毁真实部署的AFFF感到兴奋。他继续说:“他们会去储存这些物质的地方，如果没有试点，社区就会储存这些物质，但与这些物质毫无关系。”“与此同时，用无氟灭火产品取代AFFF的计划也很好。”

Dichtel接受GreenFire的说法，即GFFF不包含PFAS，但仍持谨慎态度。他说:“我们允许公司不清楚他们的产品是什么，这就是让我们陷入PFAS混乱的原因。manbetx手机客户端3.0．“GreenFire并不想泄露其产品的秘密，但这意味着我们必须相信他们的话，即产品中没有有毒物质——我希望他们是对的。”

Ed:本文于2022年10月24日更新，以澄清Greenfire的公司历史以及围绕其GFFF产品的安全性和PFAS内容的证据。