Zongsu Wei

Projekttitel

CataForce: Catalytic “Forever Chemical” Elimination Towards Zero Fluoro-Pollution

Hvad handler dit projekt om?

Det menneskeskabte ”evighedskemikalie”, per- og polyfluorakyl-stoffer (PFAS), findes i vid udstrækning i mange dagligdags produkter som tæpper, vandafvisende tøj, brandsluknings skum, køkkenredskaber og fødevareemballager. De sundhedsskadelige effekter ved langtidseksponering af PFAS er særligt blevet tydelige i Korsør, hvor PFAS-forureningen kan kobles til adskillige helbredsproblemer ved de forgiftede. Langtids-eksponering af PFAS kan føre til fertilitetsproblemer samt forhøjet risiko for lav fødselsvægt, hormonforstyrrelser i skjoldbruskkirtlen, nedsat immunforsvar og øget risiko for kræft. De nuværende metoder for nedbrydning og fjernelse af PFAS fra forurenet vand er enten ineffektive eller for energikrævende. Derfor er der et stigende behov for at udvikle nye metoder og grønne teknologier til nedbrydelse og fjernelse af disse kemiske stoffer som tidligere har været anvendt i stor stil. Med opstartslegatet fra Danmarks Frie Forskningsfond (DFF) vil jeg arbejde på at udvikle bæredygtige biokul-baserede fotokatalysatorer, der kan udnytte lysenergi til at katalysere nedbrydningen af PFAS, hvilket grundet PFAS kemiske resistens, ellers ikke ville forekomme. Det fotokatalyserende materiale der kan benyttes til nedbrydning af PFAS kan genbruges og vil efter dets levetid ende ud som intet andet end rent vand.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Vand er essentielt for os mennesker, og rent vand er en af de ressourcer der burde være tilgængelig for alle. Desværre bliver tusindvis af menneskeskabte kemikalier og partikler udledt dagligt til akvatiske recipienter, hvilket fører til at vandet bliver udrikkeligt og ødelæggende for naturen.  Siden min Ph.D. forskningsperiode har jeg haft stor motivation for at udvikle nye vandbehandlingsteknologier til fjernelse af disse forurenende stoffer, så vi alle kan have adgang til rent vand. En stor del af min inspiration for udviklingen af disse teknologier kommer fra de  muligheder der opstår når man kombinerer en ingeniørmæssig tilgang med teoretisk kemi og materialekemi. Disse tværdisciplinære værktøjer giver mig motivation og kreativitet til at finde på radikale og videnskabelige løsninger.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Fluor-eliminerende reaktioner fra organiske forbindelser, også kaldet defluoreringsreaktioner, er svære at realisere når de drives af lysenergi fra solen. Det skyldes to årsager: For det første, skal PFAS i kontakt og adsorberes til overfladen af en biokul-baseret fotokatalysator. Denne proces er også kendt som kompleksbinding. Derefter skal der fra sollys tilføres  tilstrækkelig energi til fotokatalysatoren for at igangsætte fotoreaktioner til nedbrydelsen af PFAS. Den foreslåede løsning på disse udfordringer er at konstruere et komplekst materiale, der kombinerer adsorptionsegenskaberne fra biokulet med en fotoaktivkatalysator. Biokulet vil herved opkoncentrere PFAS på overfladen, hvor katalysatoren igangsætter fotoreaktioner for nedbrydelsen af PFAS. Denne kombination vil forhåbentlig lede til banebrydende opdagelser af sollys drevet nedbrydning af organiske fluoforbindelser, som indtil nu har været umulig at opnå ved konventionelle katalysatorer. Ydermere, vil det give et stærkt grundlag for at etablere en teknologisk platform til fuldstændig fjernelse af PFAS og andre forurenende stoffer, hvilket i sidste ende vil opfylde målet om ”zero pollution”.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

Målet for projektet er at opnå ny videnskabelig viden inden for PFAS-eliminering ved brug af bæredygtige biokuls-baseret materialer kombineret med solenergi. Denne strategi vil være et vigtigt første skridt for udvikling af den næste generation af vandbehandlingsteknologier for et mål om helt at fjerne  PFAS relateret forurening. Resultatet fra dette projekt vil blive publiceret og kan anvendes af politiske beslutningstagere for at hjælpe med reguleringen af disse kemikalier. Projektet vil potentielt åbne for nye forskningsdiscipliner inden for biokul og fotokatalyserende miljøvenlige løsninger til at fjerne  problemer giftige kemikalier i naturen. Dette vil potentielt bidrage med en enorm positiv effekt på miljøet her i Europa, men også på verdensplan.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Det er en stor ære at modtage Sapare Aude legatet, og en kæmpe anerkendelse af mit arbejde indenfor PFAS-nedbrydning, som er af stor betydning for mig. Med denne støtte vil jeg være i stand til at konsolidere min forskningsgruppe omkring PFAS-nedbrydingen og etablere mig som en nøglespiller i den danske og internationale forskning. Det vil også sætte mig i front for vand-relateret innovation for at bidrage med højkvalitets-forskning indenfor billige og brugervenlige teknologier, som kan inkorporere bæredygtige materialer og energi for et giftfrit miljø. Bevillingen vil derfor være en milepæl for min karriere og vil præge min forskningsretning i de kommende år.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg bor nu i Aarhus med min kone Yueyun og mine to sønner, Ethan og Max. Vi flyttede til Danmark tilbage i 2019 efter 10 år i U.S.A, hvor både min kone og jeg studerede. Vi nyder begge at rejse rundt i Danmark, og opleve alsidigheden samt den ”danske ånd”. Kulturen i Danmark er ret unik, og jeg finder den interessant, når man sammenligner den med resten af verden. I min fritid kan jeg godt lide at læse, vandre, bruge tid sammen med familien og følge med i mit elskede Ohio State Buckeyes fodboldhold.