Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της σύγχρονης περιβαλλοντικής μηχανικής: τη διαχείριση και απομάκρυνση των υπερ- και πολυφθοριωμένων αλκυλιωμένων ενώσεων (PFAS) από τα υδατικά οικοσυστήματα. Η μεγάλη χημική σταθερότητα του δεσμού άνθρακα-φθορίου (C-F) καθιστά τις συμβατικές μεθόδους επεξεργασίας υγρών αποβλήτων αναποτελεσματικές σε μεγάλο βαθμό. Παράλληλα, η ραγδαία συσσώρευση τοξικολογικών δεδομένων και η θέσπιση ιστορικά χαμηλών ρυθμιστικών ορίων (π.χ. 4,0 ng/L από την US EPA) επιβάλλουν την άμεση ανάπτυξη προηγμένων τεχνολογιών.

Σκοπός της έρευνας είναι η συγκριτική αξιολόγηση των μη-καταστροφικών και καταστροφικών μεθόδων επεξεργασίας, με έμφαση στο μήκος της ανθρακικής αλυσίδας των ρύπων PFAS. Η ανάλυση των δεδομένων της βιβλιογραφίας καταδεικνύει ότι ενώ οι ώριμες τεχνολογίες φυσικοχημικού διαχωρισμού (Κοκκώδης Ενεργός Άνθρακας, Ανιονικές Ρητίνες, Αντίστροφη Όσμωση, κ.α.) απομακρύνουν επιτυχώς τις ενώσεις μακράς αλυσίδας (LC-PFAS), υστερούν σημαντικά απέναντι στις ενώσεις μικρής (SC-PFAS) και υπερ-μικρής αλυσίδας (USC-PFAS, π.χ. TFA), ενώ παράλληλα μεταθέτουν το πρόβλημα στην επεξεργασία τοξικών δευτερογενών στερεών αποβλήτων με άλλες τεχνολογίες αναγέννησης ή καταστροφής.

Στον αντίποδα, οι αναδυόμενες καταστροφικές τεχνολογίες (Υπερκρίσιμη Οξείδωση, Ηλεκτροχημική Οξείδωση, Φωτοκαταλυτική οξείδωση, Μη-Θερμικό Πλάσμα, Σονόλυση, κ.α.) επιτυγχάνουν πλήρη ανοργανοποίηση των ρύπων. Εντούτοις, η απευθείας εφαρμογή τους σε αραιά διαλύματα περιορίζεται από τα φαινόμενα μεταφοράς μάζας και το απαγορευτικά υψηλό ενεργειακό κόστος.

Το τελικό συμπέρασμα αναδεικνύει ως μοναδική βιώσιμη λύση την υιοθέτηση Υβριδικών Συστημάτων υπό το πρίσμα του μοντέλου «Συγκέντρωση και Καταστροφή» (Concentrate-and-Destroy). Η σύζευξη τεχνικών προ-συγκέντρωσης και αποδόμησης επιτρέπει την εφαρμογή ενεργοβόρων μεθόδων σε ελάχιστους όγκους αποβλήτων, μειώνοντας δραστικά το λειτουργικό κόστος (OPEX) και προσεγγίζοντας τον στόχο των Μηδενικών Υγρών Αποβλήτων (Zero Liquid Discharge). Οι μελλοντικές προκλήσεις εντοπίζονται στη βιομηχανική κλιμάκωση (scale-up) αυτών των διατάξεων, την επιβεβαίωση του ισοζυγίου φθορίου και την ανάπτυξη εξειδικευμένων τεχνικών για την απομάκρυνση του επίμονου ρύπου και του προιόντος αποδόμησης TFA.

This thesis addresses one of the greatest challenges of modern environmental engineering: the management and removal of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) from aquatic ecosystems. The extreme chemical stability of the carbon-fluorine (C-F) bond renders conventional wastewater treatment methods completely ineffective. Concurrently, the rapid accumulation of toxicological data and the establishment of historically low regulatory limits (e.g., 4.0 ng/L by the US EPA) dictate the immediate development of advanced technologies.

The purpose of this research is the techno-economic and comparative assessment of non-destructive and destructive treatment methods, with an emphasis on the carbon chain length of the pollutants. The analysis demonstrates that while mature physicochemical separation technologies (Granular Activated Carbon, Anion Exchange Resins, Reverse Osmosis, Foam Fractionation) successfully remove long-chain compounds (LC-PFAS), they fall significantly short against short-chain (SC-PFAS) and ultra-short-chain compounds (USC-PFAS, e.g., TFA), essentially shifting the problem by generating toxic secondary waste.

Conversely, emerging destructive technologies (Supercritical Water Oxidation, Electrochemical Oxidation, Non-Thermal Plasma, Sonolysis) achieve complete mineralization of the pollutants. However, their direct application to dilute solutions is severely limited by mass transfer phenomena and prohibitively high energy costs.

The final conclusion highlights the adoption of Hybrid Systems under the "Concentrate-and-Destroy" paradigm as the only viable solution. Coupling pre-concentration techniques with destructive reactors allows the application of energy-intensive methods to minimal waste volumes, drastically reducing operational expenditure (OPEX) and approaching the goal of Zero Liquid Discharge (ZLD). Future challenges lie in the industrial scale-up of these configurations, the confirmation of the fluorine mass balance, and the development of specialized techniques for the removal of the persistent TFA.