Υπερφθοριωμένες και πολυφθοριωμένες αλκυλιωμένες 
ουσίες (PFAS) στο πόσιμο νερό – παρουσία,  νομοθεσίες  και τεχνολογίες απομάκρυνσης

Κουτριμπάνος, Αλέξανδρος; Koutrimpanos, Alexandros

dc.contributor.author	Κουτριμπάνος, Αλέξανδρος	el
dc.contributor.author	Koutrimpanos, Alexandros	en
dc.date.accessioned	2025-10-30T08:35:36Z
dc.date.available	2025-10-30T08:35:36Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62795
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30491
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Παρουσία pfas	el
dc.subject	Removal technologies	en
dc.subject	Water	en
dc.subject	Pfas presence	en
dc.subject	Νερό	el
dc.title	Υπερφθοριωμένες και πολυφθοριωμένες αλκυλιωμένες ουσίες (PFAS) στο πόσιμο νερό – παρουσία, νομοθεσίες και τεχνολογίες απομάκρυνσης	el
dc.title	Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in drinking water – presence, legislation and removal technologies	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Χημική μηχανική	el
heal.classification	Environmental engineering	en
heal.classification	Chemical engineering	en
heal.classification	Drinking water	en
heal.classification	Πόσιμο νερό	el
heal.classification	Περιβάλλον	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	25-03-11
heal.abstract	Οι υπερφθοροαλκυλιωμένες και πολυφθοροαλκυλιωμένες ουσίες, γνωστές και ως PFAS είναι μια ομάδα αναδυόμενων οργανικών ρύπων. Ενώ δεν υπάρχει ένας καθολικά αποδεκτός ορισμός, καθώς η έρευνα για τις ενώσεις αυτές εξελίσσεται συνεχώς, κατά γενική ομολογία ως PFAS θεωρούνται οι ενώσεις όπου τα άτομα άνθρακα της ένωσης είναι συνδεδεμένα με άτομα φθορίου στις περισσότερες ή όλες τις διαθέσιμες θέσεις. Τα PFAS χαρακτηρίζονται από το δεσμό ατόμων άνθρακα με άτομα φθορίου, όπου η φθορίωση δίνει στα μόρια αυτά τις χαρακτηριστικές ιδιότητές τους. Τα άτομα άνθρακα μπορεί να είναι είτε μερικώς φθοριωμένα (πολυφθοριωμένα) είτε πλήρως φθοριωμένα (υπερφθοριωμένα). Τροποποιήσεις, όπως η προσθήκη λειτουργικών ομάδων και άλλες υποκαταστάσεις (όπως οξυγόνο, χλώριο, θείο) διαφοροποιούν τις ιδιότητες τους. Η ανθεκτικότητα και η κινητικότητα ορισμένων PFAS, σε συνδυασμό με την εκτεταμένη χρήση τους στη βιομηχανία, στους αφρούς πυρόσβεσης και σε πληθώρα καταναλωτικών προϊόντων, έχουν οδηγήσει στην ευρεία παρουσία τους στο περιβάλλον παγκοσμίως. Η ιστορία τους ξεκινά με την ταυτοποίηση των πολυτετραφθοροαιθυλενίων (PTFE), γνωστότερα με την εμπορική ονομασία Teflon, ενώ ακολούθησε η ευρεία παραγωγή και χρήση άλλων ενώσεων όπως τα PFOS και PFOA. Τη δεκαετία του 1990, ανιχνεύτηκαν για πρώτη φορά στο πλάσμα του γενικού πληθυσμού, υποδηλώνοντας την ευρεία έκθεση του ανθρώπου σε αυτές τις ουσίες. Μετά από ενδελεχή μελέτη των PFOS και PFOA, το 2009 οι ουσίες αυτές συμπεριλήφθηκαν για πρώτη φορά στον Πίνακα Β της λίστας των Εμμένοντων Οργανικών Ρύπων (POPs) στη Συνθήκη της Στοκχόλμης, ενώ μόλις το 2019, η U.S. EPA ανακοίνωσε το πρώτο σχέδιο δράσης για την αντιμετώπισή τους. Τα PFAS συνεχίζουν να παράγονται σε μεγάλες ποσότητες παγκοσμίως, με αυξητική τάση σε χώρες όπως η Κίνα, η Ρωσία και η Ινδία. Οι παραγωγοί PFAS έχουν αναπτύξει τεχνολογίες αντικατάστασης ενώσεων μεγάλου μήκους αλυσίδας άνθρακα με νέες ενώσεις μικρότερου μεγέθους όπως το GenX και τα PFBS. Τα PFAS δύναται να διαχωριστούν σε δύο κύριες κατηγορίες, τα πολυμερή και τα μη πολυμερή. Επίσης μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με βάση των αριθμό ατόμων άνθρακα που διαθέτουν στο μόριό τους σε ενώσεις μακράς και βραχείας αλυσίδας (Long/Short- chain PFAS). Τα PFAS παράγονται συνήθως με δύο διαδικασίες: την ηλεκτροχημική φθορίωση (ECF) και τον φθοροτελομερισμό. Όσον αφορά τις χρήσεις τους, τα PFAS βρίσκουν εφαρμογή σε διάφορους τομείς όπως στην αεροναυπηγική, στην αυτοκινητοβιομηχανία, στην πετρελαιοβιομηχανία, στη βιομηχανία κατασκευής ημιαγωγών, στη φαρμακοβιομηχανία κ.α. Παράλληλα συναντώνται σε καθαριστικά προϊόντα, χρώματα, επιστρώσεις, βερνίκια, οικοδομικά υλικά, λιπαντικά, εντομοκτόνα, καλλυντικά και προϊόντα προσωπικής φροντίδας, υφάσματα, δέρματα ταπετσαρίες, χαλιά, ιατρικά προϊόντα, επιστρώσεις μαγειρικών σκευών, συσκευασίες τροφίμων και σε πολλά ακόμη προϊόντα. Επομένως, η χρόνια και εκτεταμένη χρήση των PFAS έχει συμβάλει σημαντικά στην παρουσία τους στο περιβάλλον. Σημαντικές πηγές έκλυσης PFAS στο περιβάλλον αποτελούν οι βιομηχανίες που παράγουν, επεξεργάζονται ή χρησιμοποιούν PFAS για τη σύνθεση άλλων προϊόντων, οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας και διαχείρισης στερεών και υγρών αποβλήτων, όπως επίσης και η χρήση αφρών πυρόσβεσης κατηγορίας Β. Αρκετές ανησυχίες έχουν εκφραστεί σχετικά με την ανθρώπινη υγεία και τους οικολογικούς κινδύνους που συνδέονται με ορισμένα PFAS. Αυτές βασίζονται στην εκτεταμένη ανίχνευση ορισμένων PFAS στους ανθρώπους και στα ζώα. Οι κυριότεροι τρόποι έκθεσης φαίνεται να είναι μέσω της διατροφής και της κατανάλωσης πόσιμου νερού, μέσω του αέρα και της σκόνης, μέσω της χρήσης καταναλωτικών προϊόντων που εμπεριέχουν PFAS αλλά και κατά τη διάρκεια της επαγγελματικής δραστηριότητας. Η τάση των PFAS να βιοσυσσωρεύονται στον ανθρώπινο οργανισμό, μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα υγείας. Ενώσεις μακράς αλυσίδας όπως το PFOA και το PFOS έχουν συσχετιστεί με αύξηση καρδιαγγειακών παθήσεων, υπέρταση και ανοσοτοξικότητα. Επιπλέον, άλλες ενώσεις PFAS όπως τα PFNA, PFDA έχουν συσχετιστεί με πρόκληση καρκίνου, υπογονιμότητα, με ενδοκρινικές και νεφρικές διαταραχές και επιπτώσεις στην εμβρυϊκή ανάπτυξη αλλά και στη βρεφική και πρώιμη παιδική ηλικία. Η Ευρωπαϊκή Ένωση έλαβε μέτρα με σκοπό τον περιορισμό και εν τέλει την απαγόρευση της χρήσης τους. Τα PFOS να είναι η πρώτη ένωση που απαγορεύθηκαν από την σύμβαση της Στοκχόλμης, η οποία αφορά τους επίμονους οργανικούς ρύπους (POPs), ενώ ακολούθησαν τα PFOA και PFHxS. Η αναθεώρηση της οδηγίας 2020/2184 (recast of the Drinking Water Directive) αποτέλεσε την πιο πρόσφατη νομοθετική πράξη όσον αφορά το πόσιμο νερό, ορίζοντας αυστηρά όρια συγκέντρωσης για 20 διαφορετικές ενώσεις PFAS. Όσον αφορά τις Ηνωμένες Πολιτείες, μόλις το 2024, η EPA ανακοίνωσε τον τελικό Κανονισμό Εθνικών Προτύπων Πόσιμου Νερού, καθορίζοντας νομικά δεσμευτικά όρια συγκέντρωσης για έξι PFAS στο πόσιμο νερό. Στις μέρες μας, εφαρμόζονται διάφορες τεχνολογίες με στόχο την απομάκρυνση PFAS από το πόσιμο νερό. Η προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα αποτελεί την συνηθέστερη μέθοδο επεξεργασίας, η οποία βρίσκει ευρεία εφαρμογή σε πολλές εγκαταστάσεις πλήρους κλίμακας, επιτυγχάνοντας υψηλά ποσοστά απομάκρυνσης. Ο ενεργός άνθρακα είναι ένα υλικό, το οποίο κατασκευάζεται από πληθώρα πρώτων υλών, ενώ η δυνατότητα αναγέννησής του συμβάλλει σημαντικά στη μείωση του κόστους επεξεργασίας, βελτιώνοντας ταυτόχρονα και το περιβαλλοντικό της αποτύπωμα. Επιπλέον, μια ακόμη μέθοδο απομάκρυνσης PFAS αποτελεί η προσρόφηση σε ρητίνες ιοντοανταλλαγής. Η συγκεκριμένη μέθοδος έχει προσελκύσει σημαντική προσοχή λόγω της αποτελεσματικότητάς και της ευκολίας στη λειτουργία της, της μεγάλης δυναμικότητας που εμφανίζει όσον αφορά τον όγκο νερού που μπορεί να επεξεργαστεί και του μικρού περιβαλλοντικού αποτυπώματος της. Τέλος, η διαδικασία φίλτρανσης με μεμβράνες νανοδιήθησης και αντίστροφης ώσμωσης αποτελεί μια ακόμη εναλλακτική. Πρόκειται για μια δοκιμασμένη λύση σε επίπεδο πλήρους κλίμακας, η οποία παρουσιάζει τα υψηλότερα ποσοστά απομάκρυνσης PFAS από κάθε άλλη διεργασία. Παρ' όλα αυτά, το υψηλό κόστος λειτουργίας και συντήρησης καθώς και η διαχείριση του παραγόμενου συμπυκνώματος που προκύπτει αποτελούν σημαντικά μειονεκτήματα κατά την εφαρμογή της. Τα τελευταία χρόνια έχει πραγματοποιηθεί σημαντική πρόοδος στην ανάπτυξη νέων υλικών για την απομάκρυνση των PFAS από το νερό όπως τα Αμυλοειδή Νανοΐνίδια (ANFs), τα Μεταλλο-Οργανικά Πλέγματα (MOFs), τα MXenes και τα Πολυμερή Κυκλοδεξτρίνης (CDPs). Tα προηγμένα αυτά υλικά παρέχουν καινοτόμες και βιώσιμες λύσεις για την απομάκρυνση των PFAS, αποτελώντας πολλά υποσχόμενες λύσεις στον τομέα επεξεργασίας υδάτων. Παρότι τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά, ζητήματα όπως η οικονομική βιωσιμότητα και η δυνατότητα εφαρμογής τους σε πλήρη κλίμακα απαιτούν περαιτέρω διερεύνηση. Τέλος όσον αφορά το κόστος επεξεργασίας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τους στόχους επεξεργασίας και τις απαιτήσεις εκροής, ώστε να συμμορφώνονται με το εκάστοτε νομοθετικό πλαίσιο. Σε γενικές γραμμές, προκύπτει ότι ο διαχωρισμός PFAS με την εφαρμογή τεχνολογιών μεμβρανών όπως η νανοδιήθηση και η αντίστροφη ώσμωση έχουν υψηλότερο συνολικό κόστος συγκριτικά με τις μεθόδους προσρόφησης.	el
heal.advisorName	Μαντζιάρας, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.committeeMemberName	Χονδρός, Μιχάλης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	109 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false