Wieczne chemikalia już nie takie wieczne? Naukowcy opracowali zaskakująco prostą metodę rozkładu

PFAS - związki per- i polifluoroalkilowe, zwane popularnie "wiecznymi chemikaliami" to syntetyczne związki chemiczne, które nie ulegają naturalnemu rozkładowi. Będąc ważnym elementem przemysłu, PFAS stały się jednocześnie zagrożeniem dla środowiska naturalnego i zdrowia ludzkiego. PFAS już teraz sprawiły, że woda deszczowa w skali globalnej nie nadaje się do picia, a według naukowców wieczne chemikalia są współcześnie jednym z głównych winowajców raka wątroby.

Jednak uczeni z brytyjskiego Northwestern University widzą szansę na spowolnienie zanieczyszczenia PFAS. 19 sierpnia opublikowali oni pracę badawczą, w której opisują prosty sposób rozkładu wiecznych chemikaliów. Metoda opracowana przez naukowców rozkłada PFAS w niezbyt wysokich temperaturach i przy użyciu niedrogich odczynników, jednocześnie pozostawiając po sobie jedynie nieszkodliwe cząsteczki zawierające węgiel i jony fluorkowe.

Związki per- i polifluoroalkilowe (PFAS) to syntetyczne związki chemiczne. Cechą charakterystyczną ich cząsteczek są cząsteczki fluoru przyłączone do łańcucha alkilowego. Łańcuchy w cząsteczkach substancji zaliczanych do PFAS są długie, a wiązania węgiel-fluor są na tyle silne, że nie tylko są niemożliwe do rozkładu w warunkach naturalnych, ale i w warunkach laboratoryjnych od dekad naukowcy nie byli w stanie poradzić sobie z rozłożeniem ich. Dzięki obecnie stosowanym metodom, przy odpowiednio wysokiej temperaturze, PFAS ulegają rozkładowi. Jednakże procedura jest kosztowna i grozi dalszym rozprzestrzenianiem się zanieczyszczeń.

PFAS najwięcej zastosowań mają w przemyśle, a konkretnie jako składnik używany w produkcji plamo i wodoodpornych materiałów, produktów czyszczących, farb czy pian gaśnicznych. Niektóre PFAS są dopuszczone przy produkcji narzędzi kuchennych, naczyń do przechowywania jedzenia i urządzeń do gotowania.

Liczbę związków zaliczanych do PFAS szacuje się na około 4730 różnych związków zawierających przynajmniej jedną grupę perfluoroalkilową C_nF_2n

Na razie metoda opracowana przez brytyjczyków jest w stanie rozłożyć tylko jedną grupę związków chemicznych należących do PFAS - PFCA zawierające kwasy karboksylowe oraz kwas perfluorooktanowy (PFOA).

Zespół uczonych pod przewodnictwem doktor Brittany Trang i przetestował swoją niskoenergetyczną metodę na cząsteczkach PFCA o różnej długości łańcucha. Badaczom udało się rozbić 10 z nich. Ich technika polegała na podgrzaniu "głowy cząsteczki" w sulfotlenku dimetylu nietypowym rozpuszczalniku do niszczenia PFAS - z wodorotlenkiem sodu, powszechnie stosowanym odczynnikiem. Poddane działaniu wysokiej temperatury, cząsteczki PFCA zaczęły "wypluwać" atomy fluoru, tworząc fluorki, które są najbezpieczniejszą formą fluoru.

Naukowcy przeprowadzili również symulacje komputerowe w celu odtworzenia kaskady złożonych reakcji chemicznych i potwierdzenia, że produkty uboczne ich metody są nieszkodliwe. Pomyślnie przeprowadzona symulacja sprawiła, że zespół nabrał pewności co do swojej metody. Bowiem po zdestabilizowaniu, cząsteczki zostały pozbawione prawie wszystkich atomów fluoru. A to z kolei pozwoliło pokonać główny problem rozkładu PFAS: silne wiązania węgiel-fluor.

Kolejny etap badań wstępnie wykazuje, że przełomowa metoda może działać również w przypadku innej, nowej grupy syntetycznych substancji - GenX, które opracowano jako zamienniki dla PFAS.