Перезаряжаемые литий-ионные батареи, используемые в повседневных гаджетах, электромобилях и для хранения возобновляемой энергии, могут стать растущим источником «вечных химикатов», загрязняющих почву и водоемы, как показывают новые исследования.
«Вечные химикаты» охватывают тысячи различных видов пер- и полифторалкильных веществ (PFAS). В течение десятилетий их использовали для придания продуктам большей стойкости к воде, загрязнениям и теплу. Более недавно, в электролитах и связующих в литий-ионных батареях начали применять особый подкласс PFAS, называемый бис-перфторалкилсульфонимидами (bis-FASIs).
Эти бис-FASIs теперь обнаруживаются в почве, осадках, воде и снеге вблизи предприятий по производству, как показывают исследования, опубликованные вчера в журнале Nature Communications. Авторы исследования также обнаружили бис-FASIs в жидкостях, вытекающих из свалок.
«Это проблема, которая может возрастать по мере того, как все больше областей нашей жизни становятся полностью электрическими — от автомобилей до домов и зданий.
Все это указывает на литий-ионные батареи как на потенциальный источник загрязнения вечными химикатами от начала до конца. Без принятия мер, эта проблема может возрастать по мере распространения полностью электрических технологий — от автомобилей до домов и зданий.
«Это, конечно, не означает, что мы против чистой или устойчивой энергии… Это действительно призвано привлечь внимание к необходимости проводить оценки экологических рисков по веществам, которые мы используем в этой инфраструктуре,» — говорит доктор Дженнифер Гуельфо, доцент по окружающей среде в Техасском университете.
«Это в основном отправная точка. И я надеюсь, что это приведет к большему вниманию к этим соединениям и подобным им в приложениях, которые появляются как в области чистой энергии, так и в потребительской электронике,» — добавляет П. Ли Фергюсон, еще один автор исследования и доцент по гражданской и окружающей среде в университете Дьюка.
Исследователи брали пробы воды, осадка и почвы из 87 разных мест в Миннесоте, Кентукки, Бельгии и Франции с января по октябрь 2022 года — ориентировались на районы возле предприятий по производству вечных химикатов, включая 3М и Аркема, среди прочих. Их обнаруженные концентрации бис-FASIs в частях на миллиард (ppb) обычны рядом с производственными объектами. «Типично, такие концентрации находятся там не просто как фоновое содержание,» — говорит Гуельфо. «Части на миллиард обычно ассоциируются с какой-то формой воздействия.»
Для сравнения, это меньше загрязнения PFAS, чем вы можете найти в окружающей среде при выбросе огнетушащей пены, согласно Гуельфо. Уровни PFAS могут быть в частях на миллион в этом сценарии, примерно в тысячу раз выше концентраций бис-FASI, которые Гуельфо и ее коллеги обычно находили рядом с производителями. Однако, обнаруженное загрязнение все же значительно превышает установленные этим годом пределы, которые Протекционное агентство США установило для других видов PFAS в питьевой воде. Предел агентства составляет четыре части на триллион для двух наиболее распространенных типов вечных химикатов.
Пока нет федеральных регулирований для бис-FASIs в частности, которые не использовались столь же всесторонне, как другие виды PFAS в течение долгого времени. Поскольку PFAS использовались во всем, начиная с антипригарных сковородок до упаковки пищевых продуктов, защиты тканей и дантистической нити — определенные типы PFAS, вероятно, уже попали в кровь большинства американцев.
Ученые все еще пытаются понять, как воздействие PFAS влияет на людей, и еще меньше известно о бис-FASIs в частности. Но исследования на более распространенных видах PFAS показали, что высокая экспозиция связана с повышенным риском определенных видов рака, повреждением печени, повышенным уровнем холестерина и проблемами с репродуктивным здоровьем, включая уменьшенный вес новорожденных. Бис-FASIs, по-видимому, будут сохраняться в окружающей среде на долгое время, предполагает новое исследование, но их возможно будет возможно удалить с использованием аналогичных методов для очистки других видов вечных химикатов в питьевой воде.
Поскольку существует так много различных видов PFAS и растут опасения относительно рисков, которые они представляют как класс химикатов, исследователи говорят, что, возможно, не стоит ждать нахождения проблем позже, если мы можем сейчас предпринять меры для защиты здоровья и окружающей среды. 3М, столкнувшись со множеством судебных исков за производство PFAS на протяжении многих лет, приняла решение о постепенном выводе из обращения вечных химикатов к концу следующего года и продолжении очистки загрязнений около своих предприятий. Сюда также входит прекращение производства бис-FASIs, сообщает компания в электронном письме для The Verge. Arkema пока не ответила на запрос на комментарий от The Verge.
«Я считаю, что мы должны занять проактивную позицию в отношении смягчения экологических выбросов PFAS, вместо ожидания десятилетий токсикологических исследований, чтобы сказать: ‘Эй, может быть, нам стоит смягчить это в питьевой воде’,» — говорит Гуельфо.
Более того, литий-ионные батареи становятся еще больше востребованы для электромобилей, солнечной и ветряной энергии. Авторы исследования тестировали 17 различных батарей, используемых в ноутбуках, смартфонах, планшетах, электромобилях и других устройствах, и обнаружили бис-FASIs в 11 из них. Поскольку оценивается, что только около 5 процентов литий-ионных батарей подлежат переработке, они решили обратить внимание на бис-FASIs и рядом с свалками. Они проанализировали существующие лабораторные пробы фильтратов, собранные на свалках в Северной Каролине, и обнаружили концентрации, приближающиеся к уровням в частях на миллиард.
«Это очень интересное исследование от группы квалифицированных исследователей,» — сказал в письме The Verge А. Дэниел Джонс, заместитель директора Центра по исследованиям PFAS Мичиганского университета, не участвовавший в исследовании. «Эта работа привлекает внимание к часто пренебрегаемому химикату PFAS и предполагает, что его легко транспортировать через окружающую среду. Важно также то, что это исследование обращает внимание на необходимость большего осведомленности о последствиях полного жизненного цикла литиевых батарей.»
Источник: The Verge
