Вечными химикатами именуются перфторалкильные вещества (PFAS), которые практически не разлагаются в природе и накапливаются в воде, почве, а также в организмах людей и животных.
PFAS представляют собой одну из самых серьезных экологических и медицинских проблем последних лет: известно, что они способствуют развитию раковых опухолей, гормональным нарушениям, снижению иммунной функции, затруднениям с рождением детей, а также ускоряют процесс старения. Ученые по всему миру ищут доступные и безопасные методы очистки воды от этих веществ, однако существующие решения либо слишком дорогие, либо опасные сами по себе, либо слишком сложные и не поддающиеся масштабированию. Тем не менее специалисты Международного университета Флориды, похоже, приблизились к решению этой задачи: разработанная ими система применяет простое изменение кислотности воды для захвата и высвобождения PFAS по мере необходимости.
Ранее исследователи обнаружили, что молекулы сахара в виде пончиков эффективно захватывают «вечные химикаты» в воде. Эти молекулы действуют как «молекулярные наручники», удерживая линейные молекулы PFAS. Но это лишь половина проблемы — необходимо не только поймать PFAS, но и высвободить захваченные вещества в нужный момент, чтобы использовать ловушку повторно.
«Современные способы очистки воды в основном неэффективны для удаления PFAS, дороги и требуют обработки всей сети водоснабжения, — поясняет профессор химии Кевин О’Ши. — Нам необходимо научиться концентрировать и удалять их из наших водных ресурсов».
О’Ши пришел к выводу, что ключ к решению проблемы заключается в pH, показателе кислотности. При нейтральном pH специальные молекулы сахаров надежно удерживают PFAS. Однако, когда вода становится более щелочной — например, при добавлении обычной пищевой соды — как PFAS, так и материал получают отрицательные заряды и отталкиваются друг от друга. Эта реакция позволяет высвободить химикаты и повторно использовать материал. «Это похоже на двери: при нейтральном pH PFAS проникает внутрь, и дверь закрывается. При щелочном pH дверь открывается, и химикаты выходят», — поясняет О’Ши.
Интерес ученого к «вечным химикатам» имеет неожиданное начало — он возник из-за попкорна для микроволновки, который был любимым лакомством его сына. Забота о пищевых предпочтениях ребенка беспокоила О’Ши, так как он знал, что упаковки для попкорна могут содержать PFAS. Именно это беспокойство и спровоцировало серию экспериментов в поисках решения глобальной проблемы PFAS.
Опираясь на свою предыдущую работу, уже получившую патент, по прикреплению крошечных сахарных молекулярных ловушек к твердым носителям, О’Ши с помощью рН смог превратить свое открытие в многоразовую, устойчивую технологию очистки — эффективное и недорогое решение в борьбе с устойчивыми вечными химикатами. Этот метод открывает возможности для безопасного удаления PFAS из водных ресурсов без необходимости обрабатывать весь объем питьевой воды.
Ранее ученые обратили внимание на кишечную бактерию, способную впитывать и выводить из организма «вечные химикаты».
Фото: hi-tech.mail.ru