A graphene kidney to treat Canadian waters contaminated with Polyfluoroalkyl substances

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Polyfluoroalkyl substances (PFAS) pose a significant threat to Canadian freshwater systems. Although important advances have recently been made, the environmental fate of PFAS is unclear and without full treatment options. The impact of PFAS at Canadian contaminated sites results from their widespread use in cosmetics, materials, and fire retardants. Contaminated sites are often located near surface water, but excavation and pump-and-treat systems are inefficient and costly. Effective in-situ treatment technologies are urgently needed, particularly for PFAS-impacted soils, pore water, and associated freshwaters. Therefore, this research aims to develop a Graphene Kidney: 1) to characterize the interactions between graphene and PFAS and its degradation products, and 2) to design an in-situ filtration technology to remediate PFAS from contaminated pore and groundwater. The goal is a technology that is economically viable, targets PFAS itself and also its partially degraded products, and results in PFAS-remediated freshwater that meets Canadian environmental regulations. Project 1 will expand on novel sequential extraction methods and take advantage of advanced analytical methods to quantify PFAS and its degradation products and to characterize interactions with graphene. Project 2 will explore the design of novel graphene-based filtration capabilities with potential applications for in-situ groundwater treatment of PFAS. The research team expertise spans graphene materials, contaminants environmental fate, wastewater treatment, numerical modelling, and remediation. This Alliance partnership will promote the training of highly qualified personnel (2 PhD candidates and 5 undergraduate research assistants) and to mobilize scientific knowledge. The results are intended for applications by our industry partner toward the commercialization of a Graphene Kidney. Benefits also include cost-efficient and environmentally sound solutions for the remediation of PFAS from freshwater systems, thereby improving water quality in Canada. The outcome of this Alliance proposal will strengthen Canada's position worldwide in state-of-the-art water remediation technologies.#(cr)#(lf)Les substances polyfluoroalkyliques (SPFA) représentent une menace considérable aux systèmes d'eau douce du Canada. Bien que d'importantes percées aient récemment été réalisées, leur devenir dans l'environnement demeure inconnu et les possibilités de traitement sont limitées. Au Canada, la contamination aux SPFA résulte d'une vaste utilisation dans les cosmétiques, textiles et produits ignifuges. Les sites contaminés sont souvent à proximité de plans d'eau, mais l'excavation et le traitement par pompage sont inefficaces et coûteux. De là découle un besoin urgent pour des technologies de remédiation efficaces et sur place (in situ), et particulièrement pour les sols, les eaux interstitielles, et les eaux douces connexes. En réponse, nous proposons le développement d'un Rein au graphène, soit : 1) caractériser les interactions graphène-SPFA ainsi que leurs produits de dégradation., et 2) concevoir une technologie de filtration in situ à base de graphène pour traiter les eaux interstitielles et souterraines contaminées au SPFA. Le but vise un Rein au graphène efficace, peu coûteux, et pouvant filtrer les SPFA et leurs produits de dégradation, libérant une eau qui rencontre les normes environnementales du Canada. Projet 1 : étendre de nouvelles méthodes d'extraction séquentielles à l'étude des PFAS et appliquer des méthodes d'analyse quantitatives de pointe pour caractériser les interactions graphène-SPFA. Project 2 : explorer de nouvelles capacités des matériaux graphène pour filtrer des eaux souterraines contaminées au SPFA. L'équipe comprend des experts en matériaux au graphène, contamination environnementale, modélisation numérique, et remédiation. Le partenariat Alliance soutiendra l'entraînement de 2 PhD et 5 candidats au baccalauréat et mobilisera les connaissances sci