Μόνο 3 συστατικά μπορούν γρήγορα να καταστρέψουν τα ευρέως χρησιμοποιούμενα “για πάντα χημικά” PFAS
June 3, 2022Η εξάλειψη των τοξικών «για πάντα χημικών ουσιών» μπορεί να βρεθεί σε προϊόντα στο ντουλάπι σας.
Οι υπερφθοροαλκυλο και πολυφθοροαλκυλο ουσίες, γνωστές και ως PFAS, μπορούν να παραμείνουν στο περιβάλλον για αιώνες. Ενώ οι επιπτώσεις στην υγεία μόνο ενός κλάσματος από τους χιλιάδες διαφορετικούς τύπους PFAS έχουν μελετηθεί, η έρευνα έχει συνδέσει την έκθεση σε υψηλά επίπεδα ορισμένων από αυτές τις ευρέως διαδεδομένες, ανθρωπογενείς χημικές ουσίες με θέματα υγείας όπως ο καρκίνος και τα αναπαραγωγικά προβλήματα.
Τώρα, μια μελέτη δείχνει ότι ο συνδυασμός των υπεριώδες φως και μερικές κοινές χημικές ουσίες μπορεί να διασπάσει σχεδόν όλα τα PFAS σε ένα συμπυκνωμένο διάλυμα σε λίγες μόνο ώρες. Η διαδικασία περιλαμβάνει την εκτόξευση της υπεριώδους ακτινοβολίας σε ένα διάλυμα που περιέχει PFAS και ιώδιο, το οποίο προστίθεται συχνά στο επιτραπέζιο αλάτι, και θειώδη, ένα κοινό συντηρητικό τροφίμων, αναφέρουν ερευνητές στις 15 Μαρτίου. Περιβαλλοντική Επιστήμη & Τεχνολογία.
«Δείχνουν ότι όταν [iodide and sulfite] αν συνδυαστούν, το σύστημα γίνεται πολύ πιο αποτελεσματικό», λέει ο Garrett McKay, περιβαλλοντικός χημικός στο Texas A&M University στο College Station, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Είναι ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός».
Ένα μόριο PFAS περιέχει μια αλυσίδα ατόμων άνθρακα που είναι συνδεδεμένα με άτομα φθορίου. Ο δεσμός άνθρακα-φθορίου είναι ένας από τους ισχυρότερους γνωστούς χημικούς δεσμούς. Αυτός ο κολλώδης δεσμός καθιστά το PFAS χρήσιμο για πολλές εφαρμογές, όπως υδατοαπωθητικές επιστρώσεις, αφροί πυρόσβεσης και καλλυντικά (SN: 6/4/19; SN: 15/6/21). Λόγω της ευρείας χρήσης και της μακροζωίας τους, τα PFAS έχουν ανιχνευθεί σε εδάφη, τρόφιμα, ακόμη και στο πόσιμο νερό. Η Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ ορίζει υγιή συμβουλευτικά επίπεδα για το PFOA και το PFOS — δύο συνηθισμένους τύπους PFAS — στα 70 μέρη ανά τρισεκατομμύριο.
Οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας μπορούν να φιλτράρουν το PFAS από το νερό χρησιμοποιώντας τεχνολογίες όπως φίλτρα ενεργού άνθρακα ή ρητίνες ανταλλαγής ιόντων. Αλλά αυτές οι διαδικασίες αφαίρεσης συγκεντρώνουν το PFAS σε απόβλητο που απαιτεί πολλή ενέργεια και πόρους για να καταστραφεί, λέει ο συν-συγγραφέας της μελέτης Jinyong Liu, περιβαλλοντικός χημικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Riverside. «Αν δεν το κάνουμε [destroy this waste]θα υπάρξουν ανησυχίες δευτερογενούς μόλυνσης.”
Ένας από τους πιο καλά μελετημένους τρόπους αποικοδόμησης των PFAS περιλαμβάνει την ανάμειξή τους σε διάλυμα με θειώδη και στη συνέχεια την ανατίναξη του μείγματος με ακτίνες UV. Η ακτινοβολία σχίζει ηλεκτρόνια από το θειώδες άλας, τα οποία στη συνέχεια μετακινούνται, κόβοντας τους επίμονους δεσμούς άνθρακα-φθορίου και έτσι διασπώνται τα μόρια.
Αλλά ορισμένα PFAS, όπως ένας τύπος γνωστός ως PFBS, έχει αποδειχθεί δύσκολο να υποβαθμιστούν με αυτόν τον τρόπο. Ο Liu και οι συνεργάτες του ακτινοβολούσαν ένα διάλυμα που περιείχε PFBS και θειώδη για μια ολόκληρη ημέρα, μόνο για να διαπιστώσουν ότι λιγότερο από το ήμισυ του ρύπου στο διάλυμα είχε διασπαστεί. Η επίτευξη υψηλότερων επιπέδων αποικοδόμησης απαιτούσε περισσότερο χρόνο και πρόσθετο θειώδες για να χυθεί σε απομακρυσμένα διαστήματα.
Οι ερευνητές γνώριζαν ότι το ιωδίδιο που εκτίθεται στην υπεριώδη ακτινοβολία παράγει περισσότερα ηλεκτρόνια που κόβουν τους δεσμούς από τα θειώδη. Και προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι η υπεριώδης ακτινοβολία συνδυάζεται μόνο με ιώδιο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την αποικοδόμηση των χημικών PFAS.
Έτσι, ο Liu και οι συνάδελφοί του εκτόξευσαν τις ακτίνες UV σε ένα διάλυμα που περιείχε PFBS, ιώδιο και θειώδη. Προς έκπληξη των ερευνητών, μετά από 24 ώρες ακτινοβολίας, παρέμεινε λιγότερο από το 1 τοις εκατό του επίμονου PFBS.
Επιπλέον, οι ερευνητές έδειξαν ότι η διαδικασία κατέστρεψε άλλους τύπους PFAS με παρόμοια αποτελεσματικότητα και ήταν επίσης αποτελεσματική όταν οι συγκεντρώσεις PFAS ήταν 10 φορές μεγαλύτερες από αυτές που θα μπορούσαν να αποικοδομήσουν μόνο το υπεριώδες φως και τα θειώδη. Και προσθέτοντας ιωδίδιο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι θα μπορούσαν να επιταχύνουν την αντίδραση, λέει ο Liu, καθιστώντας τη διαδικασία πολύ πιο ενεργειακά αποδοτική.
Στο διάλυμα, το ιωδίδιο και το θειώδες άλας συνεργάστηκαν για να διατηρήσουν την καταστροφή των μορίων PFAS, εξηγεί ο Liu. Όταν οι ακτίνες UV απελευθερώνουν ένα ηλεκτρόνιο από το ιώδιο, αυτό το ιωδίδιο μετατρέπεται σε ένα αντιδραστικό μόριο το οποίο μπορεί στη συνέχεια να επανασυλλάβει τα απελευθερωμένα ηλεκτρόνια. Αλλά εδώ το θειώδες μπορεί να εισχωρήσει και να συνδεθεί με αυτά τα αντιδραστικά μόρια και με το οξυγόνο που σαρώνει τα ηλεκτρόνια στο διάλυμα. Αυτή η «παγίδα» θειώδους βοηθά να διατηρηθούν ελεύθερα τα απελευθερωμένα ηλεκτρόνια για να αποκόψουν τα μόρια PFAS για οκτώ φορές περισσότερο από ό,τι αν δεν υπήρχε θειώδες, αναφέρουν οι ερευνητές.
Είναι εκπληκτικό ότι κανείς δεν είχε αποδείξει την αποτελεσματικότητα της χρήσης θειώδους με ιωδιούχο για την αποικοδόμηση του PFAS πριν, λέει ο McKay.
Ο Liu και οι συνάδελφοί του συνεργάζονται τώρα με μια εταιρεία μηχανικών, χρησιμοποιώντας τη νέα τους διαδικασία για την επεξεργασία του PFAS σε μια συμπυκνωμένη ροή απορριμμάτων. Η πιλοτική δοκιμή θα ολοκληρωθεί σε περίπου δύο χρόνια.
