PFAS – hay còn gọi là hóa chất vĩnh cửu, đang trở thành mối đe dọa ngày càng nghiêm trọng đối với môi trường trên toàn thế giới. Nhóm hợp chất này có mặt trong hàng nghìn sản phẩm tiêu dùng và công nghiệp, nhưng lại cực kỳ khó phân hủy. Việc kiểm soát và xử lý PFAS đang là thách thức lớn cho nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Bài viết sau sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về PFAS, các tác động liên quan, cũng như những công nghệ xử lý tiên tiến đang được áp dụng hiện nay.
1. Giới thiệu về PFAS
PFAS (Per- and Polyfluoroalkyl Substances) là một nhóm các hợp chất hóa học tổng hợp có chứa liên kết cacbon–flo cực kỳ bền vững. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và sản phẩm tiêu dùng như chất chống dính trong chảo, chất chống nước trong vải vóc, bọt chữa cháy, chất đánh bóng, bao bì thực phẩm, và nhiều ứng dụng khác. Do tính chất không phân hủy dễ dàng, PFAS đã trở thành vấn đề nghiêm trọng trong môi trường nước, đặc biệt là tại các khu vực có hoạt động công nghiệp hoặc đô thị hóa cao.
Nguồn phát sinh PFAS trong nước thải rất đa dạng, bao gồm từ các cơ sở sản xuất công nghiệp (như nhà máy luyện kim, sản xuất giấy, hóa chất) cho đến sinh hoạt dân dụng thông qua các sản phẩm hàng ngày chứa PFAS. Một đặc điểm nổi bật của nhóm chất này là khả năng kháng nhiệt, kháng dầu mỡ và nước, đồng thời rất khó bị phân hủy bởi vi sinh vật – vì vậy PFAS còn được gọi là "hóa chất vĩnh cửu" (forever chemicals). Sự tồn tại lâu dài của PFAS trong môi trường đã làm dấy lên nhiều lo ngại về sức khỏe con người và hệ sinh thái, đòi hỏi các giải pháp kiểm soát và xử lý nghiêm ngặt.
Nước thải chứa PFAS ảnh hưởng đến tài nguyên môi trường
2. Tác động của PFAS đến môi trường
Khi PFAS xâm nhập vào nguồn nước tự nhiên như sông, hồ, nước ngầm hoặc nước sinh hoạt, chúng có khả năng tồn tại lâu dài mà không bị phân hủy. Hậu quả là hệ sinh thái thủy sinh bị ảnh hưởng nghiêm trọng, trong đó nhiều loài cá, chim và động vật hoang dã có thể tích tụ PFAS trong mô mỡ và gan, gây rối loạn chức năng sinh học hoặc thậm chí làm suy giảm quần thể. Ngoài ra, nước bị ô nhiễm PFAS nếu không được xử lý hiệu quả sẽ đi vào hệ thống cấp nước sinh hoạt, làm tăng nguy cơ phơi nhiễm đối với con người.
Nhiều nghiên cứu khoa học đã chỉ ra mối liên hệ giữa việc tiếp xúc lâu dài với PFAS và các vấn đề sức khỏe như ung thư thận, ung thư tinh hoàn, suy giảm hệ miễn dịch, rối loạn nội tiết, tăng cholesterol máu và ảnh hưởng đến sự phát triển của thai nhi. Chính vì mức độ nguy hiểm này, nhiều tổ chức quốc tế như Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) và Liên minh châu Âu (EU) đã ban hành các quy định khắt khe về giới hạn PFAS trong nước uống. Ví dụ, EPA gần đây đã đề xuất giới hạn PFOS và PFOA – hai hợp chất PFAS phổ biến – ở mức thấp đến vài phần nghìn tỷ (ppt), thể hiện mức độ kiểm soát ngày càng nghiêm ngặt với các chất ô nhiễm bền vững này.
PFAS tích tụ trong chuỗi thức ăn và gây hại đến hệ sinh thái nước
3. Các công nghệ xử lý PFAS hiện nay
3.1 Hấp phụ bằng than hoạt tính (GAC/PAC)
Hấp phụ là một trong những công nghệ phổ biến nhất hiện nay để xử lý PFAS, đặc biệt là các hợp chất chuỗi dài như PFOA và PFOS. Than hoạt tính dạng hạt (GAC) và dạng bột (PAC) có khả năng giữ lại PFAS trên bề mặt nhờ cơ chế hấp phụ vật lý. Tuy nhiên, hiệu quả của công nghệ này phụ thuộc vào loại PFAS, nồng độ ban đầu và thời gian tiếp xúc.
Ưu điểm là chi phí đầu tư ban đầu không quá cao, dễ triển khai tại các hệ thống hiện hữu. Nhược điểm là cần thay thế định kỳ hoặc tái sinh than hoạt tính, đồng thời xử lý lượng chất thải hấp phụ có chứa PFAS vẫn là một thách thức.
3.2 Trao đổi ion (Ion Exchange Resins)
Công nghệ trao đổi ion sử dụng các hạt nhựa chuyên dụng để thu giữ PFAS nhờ tương tác điện tích. Ưu điểm nổi bật là khả năng loại bỏ cả PFAS chuỗi dài lẫn chuỗi ngắn – vốn khó xử lý bằng than hoạt tính.
Tuy nhiên, hệ thống trao đổi ion đòi hỏi vật liệu tái sinh định kỳ bằng dung dịch hóa chất, gây phát sinh nước thải thứ cấp cần xử lý tiếp. Ngoài ra, chi phí vật liệu nhựa và vận hành có thể cao hơn so với GAC nhưng mang lại hiệu quả cao trong xử lý PFAS khó phân hủy.
3.3 Thẩm thấu ngược (RO) và siêu lọc (NF)
Công nghệ màng như thẩm thấu ngược (RO) và siêu lọc nano (NF) có thể loại bỏ gần như toàn bộ PFAS khỏi nước thải. Chúng hoạt động bằng cách sử dụng áp lực cao để tách các phân tử PFAS qua màng bán thấm, mang lại hiệu quả loại bỏ lên tới 99%.
Dù rất hiệu quả, hệ thống RO/NF có nhược điểm lớn là chi phí đầu tư, vận hành và năng lượng cao. Thêm vào đó, lượng bùn hoặc nước cô đặc chứa PFAS sau quá trình lọc cần có biện pháp xử lý bổ sung để tránh tái ô nhiễm môi trường.
3.4 Phá hủy PFAS bằng công nghệ nâng cao (AOPs, Plasma, nhiệt phân)
Không giống các công nghệ chỉ loại bỏ PFAS ra khỏi nước, các công nghệ nâng cao như oxi hóa nâng cao (AOPs), plasma nhiệt độ cao hoặc nhiệt phân hướng đến việc phá vỡ hoàn toàn cấu trúc phân tử PFAS thành các chất vô hại như CO₂, HF và nước.
Mặc dù tiềm năng lớn, hiện các công nghệ này còn đang trong giai đoạn nghiên cứu hoặc triển khai thử nghiệm tại một số quy mô giới hạn do chi phí cao và yêu cầu kỹ thuật phức tạp. Tuy nhiên, đây được xem là hướng đi tất yếu trong tương lai để xử lý triệt để các “hóa chất vĩnh cửu” như PFAS.
Các công nghệ xử lý PFAS được áp dụng nhiều nhất hiện nay
PFAS không chỉ là vấn đề đơn thuần mà còn là mối lo ngại về sức khỏe và sự phát triển bền vững của môi trường trong tương lai. Việc hiểu rõ nguồn gốc, mức độ nguy hiểm và cập nhật các công nghệ xử lý tiên tiến là điều cấp thiết với các nhà quản lý, doanh nghiệp và kỹ sư môi trường. Dù vẫn còn nhiều thách thức trong việc xử lý triệt để nhóm hóa chất này, nhưng với sự kết hợp giữa chính sách kiểm soát chặt chẽ và ứng dụng khoa học công nghệ, chúng ta hoàn toàn có thể tiến đến một môi trường nước an toàn hơn.
