دانشمندان روش جدید قدرتمندی برای از بین بردن “مواد شیمیایی برای همیشه” سمی کشف کردند.

یک فناوری جدید تصفیه آب می تواند پیشرفتی در مبارزه با مواد شیمیایی چند ساله ایجاد کند.

دانشمندان روش جدیدی را برای از بین بردن “مواد شیمیایی دائمی” سمی در آب، به جای فیلتر کردن آنها ابداع کرده اند. در طی یک آزمایش 58 روزه، سیستم بیش از 90 درصد از هر یک از شش ترکیب PFAS را حذف کرد و تقریباً 83 درصد از فلوراید آنها را حذف کرد، که شواهدی را ارائه می دهد که آلاینده ها از نظر شیمیایی تجزیه شده اند.

PFAS ها به طور گسترده در ظروف نچسب، لباس های ضد آب، بسته بندی مواد غذایی و فوم های آتش نشانی استفاده می شوند. دوام استثنایی آنها همچنین به آنها اجازه می دهد در خاک، آب، حیات وحش و بدن انسان باقی بمانند. قرار گرفتن در معرض برخی از PFAS ها با سرطان، اختلالات تیروئید، مشکلات سیستم ایمنی و خطرات سلامت باروری مرتبط است.

تجزیه مواد شیمیایی تقریباً تخریب ناپذیر

درمان‌های مرسوم PFAS را با استفاده از فیلترها، غشاها یا مواد دیگر جمع‌آوری می‌کنند و زباله‌های آلوده باقی می‌مانند که هنوز باید مدیریت شوند. در عوض، محققان دانشگاه ایالتی آریزونا و همکارانشان سیستمی را توسعه دادند که به ساختار مولکولی مواد شیمیایی حمله می کند.

بروس ریتمن، مدیر مرکز بیوتکنولوژی زیست محیطی Biodesign Swette گفت: تجزیه PFAS دشوار است و فرآیندهای عادی که ما استفاده می کنیم کار نمی کنند.

چالش در پیوندهای کربن و فلوئور است که PFAS را بسیار پایدار می کند. ریتمن گفت: «این قوی‌ترین پیوند در شیمی آلی نامیده می‌شود. با توجه به اینکه اتم های فلوئور از ستون فقرات کربن محافظت می کنند، فرآیندهای تجزیه معمولی برای حمله به مولکول ها تلاش می کنند. او توضیح داد: «واقعاً جایی برای شروع شکستن آن وجود ندارد.

روشی جدید برای از بین بردن PFAS

محققان الیاف غشایی ریز پوشیده شده با نانوذرات پالادیوم ایجاد کردند. گاز هیدروژن از طریق الیاف به پالادیوم می گذرد، که هیدروژن را فعال می کند و به آن کمک می کند پیوندهای کربن و فلوئور موجود در مولکول های PFAS را که از آب اطراف نزدیک می شوند، بشکند.

ریتمن گفت: پالادیوم مولکول PFAS را جذب می کند و پالادیوم هیدروژن را جذب می کند و آنها را به هم متصل می کند.

این سیستم مبتنی بر فناوری غشایی قبلی است که هیدروژن را برای باکتری های تجزیه کننده آلاینده تامین می کند. در رویکرد جدید، پالادیوم جایگزین میکروب ها می شود. در طول آزمایش مداوم، این فناوری با موفقیت تمام شش ترکیب PFAS آزمایش شده را درمان کرد. ریتمن گفت: «ما نشان دادیم که این مکانیسم برای هر شش مورد کار می کند. این یک مکانیسم جهانی است.

یافته ها در منتشر شد مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم.

پرداختن به یک تهدید زیست محیطی گسترده

آلودگی PFAS بر آب های زیرزمینی، فاضلاب، خاک و منابع غذایی تأثیر می گذارد. غلظت‌های بالا به ویژه در نزدیکی محل‌های دفن زباله، فرودگاه‌ها، پایگاه‌های نظامی و تأسیساتی که در آن از فوم‌های آتش‌نشانی حاوی PFAS استفاده شده است، رخ می‌دهد.

ریتمن گفت: «همه ما PFAS در خود داریم. “آنها در محیط می مانند. آنها در زنجیره غذایی به سمت بالا حرکت می کنند و بنابراین آنها یک مشکل میراث بزرگ هستند.”

بعدش چی؟

اگرچه آزمایش 58 روزه درمان پایدار را نشان داد، اما افزایش این فناوری چالش‌هایی به‌ویژه هزینه پالادیوم ایجاد می‌کند. ریتمن گفت: پالادیوم گران است. «این حدود 50000 دلار در هر کیلوگرم است» (حدود 22700 دلار در هر پوند).

محققان در حال کار برای کاهش نیازهای پالادیوم هستند و در حال بررسی ترکیب این فناوری با سیستم های فیلتراسیون موجود هستند. آنها همچنین در حال توسعه غشاهای هیبریدی هستند که پالادیوم را به باکتری های تجزیه کننده آلاینده متصل می کند و به آلاینده اجازه می دهد توسط مکانیسم های مختلف مورد حمله قرار گیرد. ریتمن گفت: «ما نشان داده‌ایم که کار می‌کند.

مرجع: “غشاهای هیدروژن واکنشی کاتالیستی برای جذب سریع و هیدرودفلوراسیون شش PFAS مربوط به نگرانی های نظارتی” توسط Min Long، Ai-Shi Wang، Welman C. Elias، Chen Zhou، Thomas P. Senftle، Michael S. Wong، Jie Cheng، و Bruce E. Rittmann، 2019 اکتبر، 2019 مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم.
DOI: 10.1073/pnas.2613985123

هرگز پیشرفتی را از دست ندهید: به خبرنامه SciTechDaily بپیوندید.
ما را در Google و Google News دنبال کنید.