PFAS worden meestal niet afgebroken, maar loog en dimethylsulfoxide helpen sommige van hun atomaire bindingen te verbreken
Een soort “voor altijd chemische stof” die wordt gebruikt in zaken als waterbestendige kleding is moeilijk afbreekbaar. Maar een nieuwe methode die warmte, loog en dimethylsulfoxide gebruikt, lijkt de sterke atomaire bindingen te verbreken.
Er is een nieuwe manier om schadelijke ‘voor altijd chemicaliën’ uit elkaar te halen, zeggen wetenschappers.
Perfluoralkyl- en polyfluoralkylstoffen, ook bekend als PFAS, worden aangetroffen in pannen met antiaanbaklaag, waterafstotende stoffen en voedselverpakkingen en zijn overal in het milieu aanwezig. Ze hebben de bijnaam voor altijd chemicaliën vanwege hun vermogen om te blijven hangen en niet af te breken. Gedeeltelijk komt dat omdat PFAS een supersterke binding hebben tussen hun koolstof- en fluoratomen (SN: 4/6/19). Nu, met behulp van een beetje warmte en twee relatief veel voorkomende verbindingen, hebben onderzoekers: een belangrijk type voor altijd chemische stof in het laboratorium afgebrokenmeldt het team in de 19 aug Wetenschap. Het werk zou de weg kunnen effenen voor een proces om bepaalde chemicaliën voor altijd commercieel af te breken, bijvoorbeeld door afvalwater te behandelen.
“De fundamentele kennis van hoe de materialen degraderen is het allerbelangrijkste dat uit deze studie komt”, zei organisch chemicus William Dichtel op een persconferentie op 16 augustus.
Hoewel sommige wetenschappers relatief eenvoudige manieren hebben gevonden om bepaalde PFAS af te breken, vereisen de meeste afbraakmethoden zware, energie-intensieve processen met intense druk – in sommige gevallen meer dan 22 megapascal – of extreem hoge temperaturen – soms meer dan 1000 ⁰ Celsius – om de chemische stof te breken obligaties (SN: 6/3/22).
Dichtel, van de Northwestern University in Evanston, Illinois, en zijn team experimenteerden met twee stoffen die in bijna elke laboratoriumkast voor chemie voorkomen: natriumhydroxide, ook bekend als loog, en een oplosmiddel dat dimethylsulfoxide of DMSO wordt genoemd. Het team werkte specifiek met een groep voor altijd chemicaliën genaamd PFCA’s, die carbonzuur bevatten en een groot percentage van alle PFAS vormen. Sommige van dit soort ‘forever’-chemicaliën worden aangetroffen in waterbestendige kleding.
Toen het team PFCA’s combineerde met de loog en DMSO bij 120⁰C en zonder dat er extra druk nodig was, viel het carbonzuur van de chemische stof af en werd kooldioxide in een proces dat decarboxylering wordt genoemd. Wat er daarna gebeurde was onverwacht, zei Dichtel. Verlies van het zuur leidde tot een proces waardoor “het hele molecuul uit elkaar viel in een cascade van complexe reacties.” Deze cascade omvatte stappen die de rest van de chemische stof afbraken tot fluoride-ionen en kleinere koolstofbevattende producten, waarbij vrijwel geen schadelijke bijproducten achterbleven. .
“Het is een nette methode, het is anders dan andere die zijn geprobeerd”, zegt Chris Sales, een milieu-ingenieur aan de Drexel University in Philadelphia die niet bij het onderzoek betrokken was. “De grootste vraag is: hoe kan dit worden aangepast en opgeschaald?” Northwestern heeft namens de onderzoekers een voorlopig octrooi aangevraagd.
Het begrijpen van dit mechanisme is slechts één stap in het ongedaan maken van chemicaliën voor altijd, zei het team van Dichtel. En er is meer onderzoek nodig: er zijn andere klassen van PFAS die hun eigen oplossingen vereisen. Dit proces zou niet werken om PFAS in het milieu aan te pakken, omdat het een geconcentreerde hoeveelheid van de chemicaliën vereist. Maar het zou ooit kunnen worden gebruikt in afvalwaterzuiveringsinstallaties, waar de verontreinigende stoffen uit het water kunnen worden gefilterd, geconcentreerd en vervolgens kunnen worden afgebroken.
