PFAS Ban May đẩy nhanh việc sử dụng màng gốm trong ngành nước

Ngành xử lý nước đang ở một ngã tư quan trọng khi Châu Âu sắp ban hành quy định về sản xuất màng PVDF (polyvinylidene fluoride). Màng PVDF là thành phần chính tạo nên PFAS độc hại (các chất per- và polyfluoroalkyl, được gọi là "hóa chất vĩnh viễn").

Cơ quan Hóa chất Châu Âu (ECHA) đang tích cực đánh giá lệnh cấm các hợp chất perfluorinated và dự kiến ​​sẽ công bố chi tiết về các hạn chế đối với màng PVDF vào năm 2025. Nếu được thực hiện, quyết định này có thể là chất xúc tác để đẩy nhanh việc sử dụng màng gốm và thúc đẩy ngành công nghiệp hướng tới một tương lai bền vững.

Vào ngày 29 tháng 10 năm 2024, Nền tảng Tình báo Nước Quốc tế (GWI) đã xuất bản một bài báo có tiêu đề "Kế hoạch cấm PFAS của Châu Âu đe dọa thị trường màng lọc toàn cầu", nhấn mạnh rằng lệnh cấm như vậy có thể có tác động đến thị trường màng lọc. Tuy nhiên, nó cũng nêu bật cơ hội cho ngành công nghiệp màng chuyển đổi sang các giải pháp thay thế bền vững hơn, chẳng hạn như màng gốm. Màng gốm được coi là an toàn hơn và thân thiện với môi trường hơn màng hữu cơ dựa trên PVDF.

Tính cấp bách của quá trình chuyển đổi này càng trở nên rõ ràng hơn khi chúng ta thấy các nghiên cứu toàn cầu báo cáo về tác động của ô nhiễm PFAS đối với sức khỏe con người. Chúng ta có nghĩa vụ phải hành động, không chỉ vì bản thân mà còn vì thế hệ tương lai.

Quá trình chuyển đổi cần phải diễn ra ngay bây giờ vì quá trình tích lũy sinh học trong cơ thể chúng ta vẫn tiếp tục và mỗi ngày trì hoãn có nghĩa là những hóa chất độc hại này sẽ tích tụ thêm trong hệ sinh thái của chúng ta.

Những phát hiện mới nhất từ ​​Cơ quan Bảo vệ Môi trường Liên bang Đức cho thấy mức độ PFAS cao đáng báo động trong máu của trẻ em và thanh thiếu niên. Có tới 1/4 số người được kiểm tra có nồng độ PFAS trong máu cao đến mức "không thể loại trừ được những ảnh hưởng đến sức khỏe một cách chắc chắn". Đây chỉ là một trong nhiều nghiên cứu nêu ra những rủi ro sức khỏe đáng báo động của PFAS, nêu bật mối liên hệ thực sự giữa các hóa chất này và chi phí của con người.

Màng PVDF do có liên kết carbon-flo nên góp phần tạo ra gánh nặng PFAS trong môi trường, rất có hại cho sức khỏe con người. Hơn nữa, chúng góp phần gây ô nhiễm nhựa, có tác động tiêu cực đến môi trường và cuối cùng là sức khỏe con người.

Ngược lại, màng gốm mang đến một giải pháp ưu việt: độ bền, tính bền vững và hiệu suất vượt trội. Tuy nhiên, màng gốm được sử dụng chậm hơn. Tại sao? Ngành công nghiệp màng không thích rủi ro và các biện pháp khuyến khích không phù hợp đã cho phép màng polyme truyền thống tiếp tục tồn tại. Tuy nhiên, việc bám vào công nghệ cũ mà chúng ta quen thuộc đã khiến chúng ta bỏ lỡ những lợi ích mang tính biến đổi mà chỉ có thể đạt được thông qua việc áp dụng rộng rãi các công nghệ mới.

Vậy tại sao chúng ta lại do dự? Điều gì đang cản trở ngành công nghiệp màng lọc đón nhận một công nghệ hứa hẹn mang lại kết quả tốt hơn cho việc xử lý nước, môi trường và thế hệ tương lai?

Màng PVDF và PFAS, chúng có liên quan chặt chẽ với nhau, những hóa chất này có mặt khắp nơi, dai dẳng và độc hại.

Người ta nói rằng PFAS mất hơn 1,{1}} năm để phân hủy và chúng sẽ tồn tại trong môi trường trong nhiều thế kỷ, tích lũy dần dần trong hệ sinh thái và chuỗi thức ăn. Điều này gây ra mối đe dọa rất lớn cho sức khỏe của chúng ta.

Phơi nhiễm PFAS có liên quan đến nhiều vấn đề sức khỏe, bao gồm ung thư, ức chế hệ thống miễn dịch và chậm phát triển ở trẻ em. Vào năm 2023, Cơ quan Hóa chất Châu Âu (ECHA) đã công bố một báo cáo nêu bật những tác động nghiêm trọng đến sức khỏe và nhu cầu cấp thiết phải có hành động pháp lý.

Hãy tưởng tượng những chất độc hại này tích tụ trong cơ thể chúng ta và cuối cùng ảnh hưởng đến con cháu chúng ta. Mặc dù vẫn chưa rõ bức tranh đầy đủ về tác dụng lâu dài của nó, nhưng chúng tôi đã quan sát thấy các triệu chứng, chẳng hạn như rối loạn chức năng miễn dịch và rối loạn nội tiết tố! Điều này là đủ để yêu cầu thay đổi ngay lập tức.

"Việc sử dụng màng polymer hàng năm tạo ra chất thải nhựa tương đương với 3,2 tỷ chai nước."

Vấn đề rác thải nhựa của chúng ta cũng nghiêm trọng không kém. Việc sử dụng màng polymer hàng năm tạo ra rác thải nhựa tương đương 3,2 tỷ chai nước, đủ chất đống lên mặt trăng và quay trở lại. Chỉ riêng năm 2022, sản lượng nhựa hàng năm trên toàn cầu đã vượt quá 390 triệu tấn/năm và chất thải màng polymer là nguyên nhân chính.

Chất thải nhựa này không chỉ biến mất mà còn lan rộng khắp hệ sinh thái và cuối cùng quay trở lại với chúng ta. Theo ước tính từ Quỹ Ellen MacArthur, đến năm 2050, lượng nhựa trong đại dương có thể nhiều hơn cá (tính theo trọng lượng). Hậu quả về sức khỏe và môi trường thật đáng kinh ngạc, và vấn đề trở nên tồi tệ hơn mỗi năm chúng ta trì hoãn thực hiện các thay đổi.

1. Chi phí sở hữu: Màng gốm mang lại tổng chi phí sở hữu vượt trội cho người dùng cuối. Độ bền và tuổi thọ dài hơn của chúng có nghĩa là chi phí bảo trì thấp hơn và ít thay thế hơn.

2. Độ tin cậy: Khi điều kiện nước tiếp tục xấu đi, màng gốm cung cấp hoạt động đáng tin cậy hơn có thể chịu được những thách thức ngày càng phổ biến trong môi trường ngày nay.

3. Tính bền vững: Màng gốm có tuổi thọ dài hơn, có thể tái sử dụng và tái chế nên không làm trầm trọng thêm vấn đề nhựa và là giải pháp bền vững được thiết kế để đáp ứng nhu cầu môi trường của chúng ta.

Vậy điều gì đang cản trở chúng ta? Ngành công nghiệp nước nổi tiếng là miễn cưỡng chấp nhận sự thay đổi, bị cản trở bởi sự kết hợp của các động lực không phù hợp, quán tính và cơ chế áp dụng rời rạc:

1. Những “người gác cổng” không được khuyến khích: Các chuyên gia tư vấn thường là những “người gác cổng” trong việc áp dụng công nghệ, được khuyến khích bám sát những gì họ biết. Họ tập trung vào việc tránh rủi ro hơn là nắm bắt những công nghệ mới, có tiềm năng vượt trội. Họ không được khen thưởng vì đã lựa chọn sự đổi mới; họ chỉ thua nếu mọi việc không như ý muốn. Tại sao phải mạo hiểm mà không có kết quả?

2. Thiếu tiêu chuẩn hóa: Không có quy trình phê duyệt được tiêu chuẩn hóa xuyên biên giới và ứng dụng. Việc chấp nhận màng gốm ở một khu vực không dễ dàng chuyển sang sự chấp nhận ở nơi khác. Điều này thật khó chịu giống như việc liên tục chứng minh rằng một chiếc ô tô hoạt động hoàn hảo có thể hoạt động tốt như nhau trên mọi con đường.

3. Khoảng trống thông tin: Nền tảng chia sẻ thông tin hạn chế gây khó khăn cho việc trao đổi kiến ​​thức và kinh nghiệm công nghệ mới.

4. Văn hóa ngành bảo thủ: Các doanh nghiệp trong ngành có bản chất bảo thủ và quen với những hoạt động quen thuộc. Kinh tế ngắn hạn thường được ưu tiên hơn, dẫn đến bỏ lỡ các cơ hội kích thích đổi mới dài hạn.

Trong luận án Tiến sĩ năm 2020, Động lực của đổi mới nước, Paul O'Callaghan, Người sáng lập và Giám đốc điều hành của BlueTech Research, thảo luận về mức độ khó để các công nghệ nước mới có được động lực, đặc biệt là khi những người gác cổng tập trung vào việc giảm thiểu rủi ro. Vấn đề không phải là các cố vấn hoặc nhà hoạch định chính sách có ác ý, họ chỉ đơn giản đang điều hướng một hệ thống ngăn cản việc đi chệch khỏi hiện trạng.

Trong bối cảnh phức tạp này, quy định phải đóng một vai trò quan trọng trong việc điều phối sự thay đổi. Đặc biệt, trong lĩnh vực này, chúng ta cần các cơ chế quản lý khuyến khích đổi mới thay vì cản trở nó. Lệnh cấm PVDF sắp xảy ra có thể là chất xúc tác chúng ta cần để vượt qua những cơn gió ngược này.

Lịch sử cho chúng ta thấy rằng quy định có thể thúc đẩy những chuyển đổi có tác động mạnh mẽ. Lấy bóng đèn LED, ban đầu đắt hơn bóng đèn sợi đốt, nhưng hiệu quả hơn và bền hơn.

Đạo luật Chính sách Năng lượng của Hoa Kỳ (2005) và chương trình giảm giá của Ngôi sao Năng lượng đã khuyến khích áp dụng sớm, trong khi Chỉ thị Thiết kế Sinh thái của EU (2009) đã loại bỏ dần các bóng đèn kém hiệu quả, khiến đèn LED trở thành lựa chọn ưu tiên.

Đến năm 2012, đèn LED đã đạt đến vị thế phổ biến, tiết kiệm tới 80% năng lượng và giảm tới 90% chi phí chiếu sáng trong suốt vòng đời của chúng. Quy định có vai trò quan trọng trong việc đẩy nhanh quá trình chuyển đổi này, cho phép các lợi ích kinh tế và môi trường được hiện thực hóa sớm hơn.

"Màng gốm đã được triển khai thành công ở nhiều cơ sở xử lý nước uống và nước thải."

Một ví dụ khác là việc chuyển đổi từ analog sang kỹ thuật số trong phát thanh truyền hình, bắt đầu vào năm 2006 và hoàn thành vào năm 2012. Các quy định pháp lý đã đẩy nhanh quá trình chuyển đổi này, yêu cầu các đài truyền hình phải áp dụng công nghệ kỹ thuật số, cho phép hình ảnh rõ hơn, âm thanh tốt hơn và nhiều kênh hơn, cải thiện đáng kể chất lượng dịch vụ. trải nghiệm của người xem. Bằng cách giải phóng phổ tần cho băng thông rộng không dây, các quy định đã tối đa hóa việc sử dụng tài nguyên và cho phép nội dung đa kênh, độ phân giải cao, cho phép truy cập nhanh hơn và cải thiện chất lượng hơn so với việc áp dụng ngẫu nhiên.

Tương tự như đèn LED và phát sóng kỹ thuật số, màng gốm đại diện cho một công nghệ vượt trội đang phải đối mặt với những thách thức từ sự năng động của ngành và sức ì của thị trường.

Là một giải pháp thay thế khả thi cho PVDF và các màng polymer khác, màng gốm đã được triển khai thành công ở nhiều cơ sở xử lý nước uống và nước thải. Cũng giống như quá trình chuyển đổi sang đèn LED và phát sóng kỹ thuật số, các quy định có thể giúp đẩy nhanh việc áp dụng màng gốm với những lợi ích đáng kể. Với sự hỗ trợ pháp lý mang tính chiến lược, quá trình chuyển đổi này có thể diễn ra nhanh hơn và hiệu quả hơn, cho phép ngành nhận ra các lợi ích kinh tế và môi trường đáng kể sớm hơn và có tác động rộng hơn.

Quá trình chuyển đổi như vậy sẽ như thế nào? Mặc dù chúng ta cần phải di chuyển nhanh hơn nhưng chúng ta không thể mong đợi điều đó sẽ xảy ra chỉ sau một đêm. Nếu chúng ta thay đổi một cách vội vàng, chúng ta có nguy cơ thực thi kém và tài liệu tham khảo kém.

Màng gốm có thể thay thế màng polyme trong mọi ứng dụng và không có ứng dụng nào màng polyme có thể xử lý mà màng gốm không thể. Việc thay thế và nâng cấp trực tiếp các hệ thống màng polymer hiện tại không chỉ có thể thực hiện được mà còn đạt được thành tựu trong nhiều trường hợp, điều này sẽ giúp quá trình chuyển đổi sang các giải pháp tiên tiến hơn diễn ra suôn sẻ.

Nếu quá trình chuyển đổi toàn diện có thể được đẩy nhanh và có trật tự trong vòng 5 đến 10 năm tới, nó sẽ cho phép các bên liên quan có được kinh nghiệm thực tế để đảm bảo áp dụng thành công công nghệ màng gốm.

Các nhà cung cấp màng gốm có kinh nghiệm có thể làm việc với các nhà lãnh đạo trong ngành để xây dựng các tiêu chuẩn nhằm đảm bảo tích hợp thành công công nghệ gốm. Khi các đối thủ cạnh tranh mới xuất hiện, ngành sẽ tiếp tục phát triển và những nhà cung cấp tốt nhất sẽ nổi bật, đảm bảo rằng mọi người đều có thể hưởng lợi.

Chuyển đổi công nghệ là chìa khóa để khai thác toàn bộ lợi ích của các giải pháp thế hệ tiếp theo. Hãy nghĩ đến quá trình chuyển đổi từ máy đánh chữ sang máy tính cá nhân. Máy đánh chữ đã hoàn thành công việc nhưng về cơ bản vẫn còn hạn chế.

Những lợi ích mà PC mang lại ban đầu là ngày càng gia tăng, nhưng cần phải có sự áp dụng rộng rãi và đại chúng để đổi mới hơn nữa thì nó mới có thể phát triển và thúc đẩy PC vượt xa những mong đợi ban đầu.

Việc sử dụng PC đã làm được nhiều điều hơn là chỉ thay thế máy đánh chữ. Nó định nghĩa lại năng suất và thay đổi cách chúng ta giao tiếp, làm việc và sinh sống. Năm 1981, IBM giới thiệu máy tính cá nhân đại chúng đầu tiên; vào cuối những năm 1990, PC đã trở thành vật dụng không thể thiếu trong gia đình. Ngày nay, chúng ta đơn giản là không thể tưởng tượng được một thế giới không có họ.

"Công nghệ gốm sứ sẽ định hình lại ngành nước."

Hãy tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra khi màng gốm được áp dụng rộng rãi. Khi cạnh tranh ngày càng gay gắt, ngân sách R&D tăng lên và quá trình đổi mới tiến bộ hơn nữa, công nghệ gốm sứ sẽ định hình lại ngành nước. Những lợi ích chúng ta thu được từ màng gốm so với màng polyme ngày nay sẽ là vô song. Tất cả lợi ích của chúng ta là đẩy nhanh quá trình chuyển đổi này.

Nước là một trong những lĩnh vực quan trọng nhất đối với tương lai của chúng ta và mọi bên liên quan, từ cơ quan quản lý, nhà đầu tư đến người dùng cuối, nhà tư vấn, nhà tích hợp và nhà cung cấp công nghệ, đều có cơ hội duy nhất để thúc đẩy sự thay đổi có ý nghĩa. Bằng cách đưa ra những quyết định táo bạo, xem xét lại cách chúng tôi khuyến khích đổi mới và thực hiện hành động có ý nghĩa, chúng tôi có thể đẩy nhanh tiến độ không chỉ cần thiết mà còn cực kỳ có lợi và quan trọng đối với con người, hành tinh và lợi nhuận. Bây giờ là lúc tạo ra một sự thay đổi mang tính biến đổi mà các thế hệ tương lai sẽ cảm ơn chúng ta.