Avustralya'dan bir araştırma ekibi, su filtreleme teknolojisinde önemli bir başarıya imza attı. Geliştirilen yeni bir membran filtre, özellikle yarı iletken üretiminde yaygın olarak kullanılan ve temizlenmesi çok zor olduğu için 'sonsuz kimyasallar' olarak adlandırılan küçük PFAS moleküllerini sudan başarıyla ayırabiliyor.
PFAS (perfloroalkil ve polifloroalkil maddeler), yarı iletken üretiminin birçok aşamasında kritik rol oynayan ancak doğada kalıcılıkları nedeniyle ciddi çevresel endişelere yol açan kimyasal bileşiklerdir. Araştırma ekibi, geliştirdikleri bu yeni filtreleri yaygınlaştırmak ve PFAS'ın yeraltı sularına karışmasını önlemek için önemli ortaklıklar kurmaya hazır olduklarını belirtiyor. Ancak, yarı iletken endüstrisi uzun süredir PFAS kullanımını kısıtlamaya yönelik yasal düzenlemelere veya girişimlere karşı çıkıyor ve bu kimyasalların çip üretiminde kullanımını sürdürmek için çeşitli lobi faaliyetleri yürütüyor.
Grafen Tabanlı Yeni Filtre Teknolojisi
Araştırma ekibi, doktora adayı Eubert Mahofa liderliğinde, suyu serbestçe geçirirken PFAS zincirlerini seçici olarak durduran modifiye edilmiş bir grafen membran tasarladı. Bu yeni membran, suya karışan PFAS'ın %90'ından fazlasını durdurabiliyor. Bu oran, geleneksel poliamid membranların yaklaşık %35'lik PFAS giderme kapasitesine kıyasla büyük bir gelişme anlamına geliyor.
Mahofa, "PFAS'ın yönetimi zordur çünkü suda kolayca çözünürler ve orijinal kaynaklarından çok uzağa yayılabilirler. Bu da kirliliğin kontrol altına alınmasını ve temizlenmesini zorlaştırır," diyor ve ekliyor: "Yaklaşımımız, suyun verimli bir şekilde akmasına izin verirken bu zararlı kimyasalları filtreleyip yoğunlaştırarak bu sorunu çözüyor. Bu da onu PFAS yok etme teknolojilerini tamamlamak için güçlü bir aday haline getiriyor."
PFAS, 1990'larda toplum tarafından tehlikeleri fark edildiğinden beri 'sonsuz kimyasallar' olarak biliniyor. Karbon-flor bağları ile tanımlanan ve yarı ömürleri sekiz yılı aşabilen PFAS zincirleri, sürekli olarak yeraltı suyu kaynaklarına sızıyor ve orada süresiz olarak kalıyor. Belirli PFAS türleri, solunduğunda veya yutulduğunda insanlar için oldukça tehlikeli olabiliyor ve bazıları öldükten sonra bile insan veya hayvan vücudunda 'takılıp' kalabiliyor.
Yeni filtreleme yöntemi, genellikle geleneksel poliamid yöntemlerinden kaçan en küçük PFAS bağlarını bile yakalamak için özel kimyasal ilişkilerden yararlanıyor. Yeni bariyer, verimli su akışını korurken bu bağları farklı sıcaklıklarda durdurabiliyor, bu da yeni teknolojiyi çığır açan bir gelişme haline getiriyor.
Araştırmaya katkıda bulunan Avustralya Araştırma Konseyi'nden Profesör Mainak Majumder, yaptığı basın açıklamasında, "PFAS filtrelemedeki bu atılım, çöp depolama sahası sızıntı suyu arıtımından endüstriyel atık su arıtımına kadar çeşitli uygulamalarla PFAS kirliliğinin küresel olarak nasıl yönetildiğini kökten değiştirme potansiyeline sahip," diyor.
Üniversite ve araştırma konseyi, yeni filtreyi piyasaya sürmeye yardımcı olmayı taahhüt eden grafen odaklı bir üreticiyle yakın bağlantılara sahip. Çalışmanın, filtreleri üretmek için yüksek düzeyde ölçeklenebilir bir baskı tekniği kullanmaya odaklanması, yeni teknolojinin ticarileşmesini muhtemel bir sonraki adım haline getiriyor.
PFAS Neden Tehlikeli?
PFAS, 1930'larda Teflon'un icadından bu yana endüstriyel üretimde kullanılıyor. Günümüzde yarı iletkenler de dahil olmak üzere sayısız endüstri, üretimin çeşitli aşamalarında bu kimyasalları kullanıyor. Başlangıçta PFAS'ın kimyasal olarak etkisiz ve insanlar için zararsız olduğu düşünülüyordu ve bu varsayım on yıllarca sürdü. Ancak, uzun süredir endüstriyel işçilerin kan dolaşımında ve organlarında PFAS bulunduğunda, daha fazla araştırma yapıldı ve daha fazla risk ortaya çıkarıldı.
PFAS kimyasalları artık hükümetler ve sağlık kuruluşları tarafından gelişimsel sorunlar, kısırlık ve kanser dahil olmak üzere çeşitli toksik etkilerle ilişkilendiriliyor. PFAS maruziyeti, su kaynaklarını ve yağmur suyunu kirleten endüstriyel kimyasallardan kaynaklandığı gibi, giysiler, kozmetik ürünler ve PFAS'a maruz kalmış hayvanların tüketimi yoluyla da gerçekleşebiliyor. Günümüzde yaşayan insanların çoğunun vücudunda halihazırda kalıcı olarak bir miktar PFAS bulunduğu tahmin ediliyor.
PFOS ve PFOA dahil olmak üzere bazı PFAS türleri, ciddi sağlık riskleri nedeniyle 2009 itibarıyla önce Avrupa Birliği'nde ve ardından dünya çapında yasaklandı. AB, tüm PFAS grubunu yasaklayacak mevzuat üzerinde çalışmaya başlıyor, ancak bu mevzuat, yarı iletken endüstrisinden gelen ciddi direniş de dahil olmak üzere sayısız lobi faaliyetiyle karşı karşıya kalıyor.
PFAS ve Yarı İletken Endüstrisi
Yarı iletken endüstrisi, mikroçip tedarik zincirinin her aşamasında PFAS kullandığı için, PFAS kısıtlamalarına yönelik ilerlemeyi yavaşlatmak amacıyla birçok girişim başlattı. Sektör dernekleri, PFAS'ın çip fabrikalarında kullanımına dair rehberler yayınlayarak, litografi sırasında kullanılan fotorezist sıvılarından ve yonga üretiminde kullanılan aşındırma gazlarına kadar birçok alanda bu kimyasalların varlığına işaret ediyor. Ayrıca, EUV litografisinde kullanılan hidrojeni üreten kimyasal saflaştırıcılar, lityum piller veya plastik çip ambalajları gibi daha ikincil geliştirme parçaları da PFAS içerebiliyor. Sektör, PFAS kullanımının o kadar yaygın olduğunu ve çip üretiminden tamamen çıkarılmasının çok zorlu bir mücadele olacağını ima ediyor.
Bazı endüstri üyeleri, çip üretiminde PFAS kullanımını durdurma çabalarına karşı mücadele etmek için daha belirgin bir şekilde odaklanan konsorsiyumlar kurdu. Bu gruplar, PFAS kısıtlamalarına karşı argümanlar geliştirerek politika yapıcıları etkilemeye çalışıyor. Hatta bazı durumlarda, çip fabrikalarını belirli çevresel kısıtlamalardan muaf tutan yasa tasarıları için lobi faaliyetleri yürüttükleri biliniyor. Bu gruplar, eğer zorlayıcı yasalar çıkarılmazsa, kirletici madde kullanımlarını gönüllü olarak kendi kendilerine düzenleyecekleri ve zamanla azaltacakları sözünü veriyorlar.
Yarı iletken endüstrisi, PFAS kullanımına yönelik daha fazla kısıtlamaya şiddetle karşı çıkıyor. Sektör temsilcileri, PFAS'a uygulanabilir alternatifler bulmanın, teknolojik ilerlemede on yıllarca geri adım atmadan son derece zor, hatta bazı durumlarda imkansız olacağını savunuyor.
Bu duruş, aksini kanıtlayan çığır açıcı bulgular karşısında bile savunuldu. Sektör, çip üretiminde PFAS kullanımına daha güvenli ve etkili alternatifler öneren yaygın bir çalışmaya karşı çıktı. Çalışma, yongaları aşındırmada hem kalite açısından üstün hem de PFAS'lardan daha az toksik olan ve şu anda bazı küçük fabrikalar tarafından PFAS yerine kullanılan birden fazla yüzey aktif madde belirlemiş olsa da, sektör hızla çalışmaya karşı olumsuz bir yanıt yayınladı.
Yarı iletken endüstrisinin PFAS filtreleme konusundaki son çığır açan çalışmaya nasıl yanıt vereceği henüz belli değil. 2022'de ismi açıklanmayan bir çip fabrikasından alınan veriler, fabrikanın atık suyunda trilyonda 78.000 parça PFAS bulunduğunu ortaya koydu. Bu rakam, belirlenen yasal sınır olan trilyonda 4 parçanın (4 ppt) katbekat üzerinde. Bu durum, geliştirilen yeni su filtreleme teknolojisinin, yüksek PFAS kullanan çip fabrikalarının etrafındaki yerel ekosistemleri doğrudan olumlu etkileyeceğini kanıtlıyor. Sektördeki fabrikaların, toplumlarının refahı için yeni filtreleri gönüllü olarak kullanacağını ummak güzel olsa da, yarı iletken endüstrisinin geçmiş performansı bunun pek olası olmadığını gösteriyor.
