Учените смятат, че са открили шокиращо прост начин за разграждане на „завинаги химикали“

(Boy_Anupong/Гети изображения)

Екип от учени откри прост, нискоенергиен начин да разбие една от най-големите групи от „вечни химикали“, зловещи замърсители които са били свързани с увреждане на околната среда и опасения за човешкото здраве.

Въпреки че практическите приложения са все още далеч, учените са във възторг от потенциала на новата техника.

В подробни симулации молекулите на PFAS – дълговерижни синтетични химикали с въглерод-флуорни връзки, толкова силни, че се смяташе за невъзможно да се разрушат без много усилия – бързо се „разпаднаха“ при специфичен набор от меки условия.

„Фундаменталните познания за това как тези материали се разграждат са може би най-важното нещо, произтичащо от това изследване“, каза Уилям Дихтел, професор по химия в Северозападния университет, на брифинг за пресата.

Досега изследователите са показали, че техният метод разгражда един основен клас PFAS (перфлуороалкил) химикали, тези, които съдържат карбоксилни киселини и се наричат ​​накратко PFCA.

Всички PFAS са известни. Техните свойства за отблъскване на вода и мазнини ги правят ефективни незалепващи и хидроизолационни агенти, но също така и ужасно устойчиви замърсители на околната среда, които са се появили в нашата кръв .

предвид известни рискове за здравето на хронично излагане на ниски нива на съединения на PFAS и редица проучвания, откриващи замърсяване с PFAS на опасни нива във водоизточници, имаше бързане за разработване на набор от техники за филтрирайте PFAS от питейната вода с променлив успех .

Но PFAS химикалите (не е изненадващо) остават непокътнати след филтриране и има малко възможности за тяхното изхвърляне. При достатъчно високи температури те ще се развали . Но това е скъпо и рискува по-нататъшно разпространение на замърсители.

Новото изследване, ръководено от химика по материали от Северозападния университет Британи Транг, може радикално да промени това.

Екипът разработи нискоенергиен процес, който разгражда PFAS химикалите при леки температури, използвайки евтини реагенти и оставяйки само безвредни въглерод-съдържащи молекули и флуоридни йони.

Проучването „предоставя представа как тези привидно здрави съединения могат да претърпят почти пълно разлагане при неочаквано меки условия“, пишете Shira Joudan, изследовател по химия на околната среда в Йоркския университет, и колегата химик Rylan Lundgren от Университета на Алберта, в перспективна статия, придружаваща изследването. Нито един от перспективните автори не е участвал в проучването.

„Надяваме се, че основните открития на Trang et al. може да се съчетае с ефективно улавяне на PFAS от замърсени екологични обекти, за да се осигури възможно решение на вечния химически проблем.

Това може да е по-трудно, отколкото би трябвало. Завинаги химикалите са привидно навсякъде и Агенцията за опазване на околната среда на САЩ (EPA) има многократно преразглежда своите насоки от това, което смята за „безопасни“ нива на замърсяване с PFAS, тъй като PFAS веществата се оказаха по-опасни, отколкото регулаторите смятаха (или признаха, че са).

Освен това агенцията напоследък беше подложена на интензивен контрол за стесняване на определението на PFAS вещества, за да изключи завинаги много химикали.

В светлината на тези променящи се регулаторни стандарти и нарастващите опасения за безопасността, бързо се нуждаем от начин да се справим със замърсяването с PFAS.

Транг и колеги тестваха техния нискоенергиен метод върху PFCA молекули с различна дължина на веригата и успяха да разрушат 10 от тях. Номерът беше да се насочи към група заредени кислородни атоми в опашния край на PFCA молекулите.

'Това задейства всички тези реакции и започна да отделя флуорни атоми от тези съединения, за да образува флуорид, който е най-безопасната форма на флуор', обяснява тюлен.

„Въпреки че въглеродно-флуорните връзки са супер силни, тази заредена главна група е ахилесовата пета.“

Използвайки компютърни симулации за разплитане на каскадата от сложни химични реакции и потвърждаване, че страничните продукти са относително безвредни, екипът е уверен, че е на път да направи нещо добро. Веднъж дестабилизирани, молекулите бяха лишени от почти всичките си флуорни атоми.

Компютърното моделиране „наистина предоставя за първи път начин за картографиране на тези реакции и евентуално за оптимизирането им, за да докажем, че наистина правим само правдоподобно безопасни продукти“, каза Дихтел на брифинг за новини. Това включва малки продукти, съдържащи въглерод, които се срещат в природата и не създават сериозни опасения за здравето, добави той.

След това изследователите демонстрираха, че техният процес работи и за друг клас по-нови, разклонени PFAS вещества – които бяха разработени като заместител на PFAS химикалите, но чиито повсеместни присъствие в глобалните повърхностни води вече разтревожиха учените.

Въпреки това, като се има предвид, че има повече от 12 000 различни PFAS химикали, признати от US EPA досега, все още са необходими много повече изследвания, за да се разбере фундаменталната реактивност на тези молекули и дали те могат да бъдат разградени с помощта на подобни подходи.

Същото важи и за изясняване на гамата от ефекти върху здравето на PFAS химикали и къде остават в околната среда.

Екипът се надява, че работата им ще стимулира по-нататъшни изследвания за разработване на практически методи за премахване и разграждане на тези опасни замърсители в индустриални мащаби. Измислянето как да се разграждат други класове PFAS съединения, а именно сулфонат-съдържащите вещества, също е задължително.

„Работата ни беше насочена към един от най-големите класове PFAS, включително много, за които сме най-загрижени“, казва Дихтел от изследването. „Има други класове, които нямат същата ахилесова пета, но всеки ще има своя собствена слабост.“

Ако учените успеят да ги идентифицират един по един, като се започне със сулфонатите, тогава може да сме една крачка по-близо до това как да почистим бъркотията, която направихме.

Проучването е публикувано в Наука .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.