Een nieuw proces voor het afbreken van deze duurzame moleculen doet dit in slechts enkele uren
Polyfluoralkylstoffen, of PFAS, worden gescheiden van de watervoorziening in faciliteiten zoals deze in Fullerton, Californië. Eenmaal geïsoleerd, moeten de langdurige chemicaliën nog steeds worden vernietigd om te voorkomen dat ze terug in de watervoorziening terechtkomen.
Het ongedaan maken van giftige “voor altijd chemicaliën” kan worden gevonden in producten in uw voorraadkast.
Perfluoralkyl- en polyfluoralkylstoffen, ook wel PFAS genoemd, kunnen eeuwenlang in het milieu blijven bestaan. Hoewel de gezondheidseffecten van slechts een fractie van de duizenden verschillende soorten PFAS zijn onderzocht, heeft onderzoek de blootstelling aan hoge niveaus van sommige van deze wijdverbreide, door de mens gemaakte chemicaliën in verband gebracht met gezondheidsproblemen zoals kanker en reproductieve problemen.
Nu blijkt uit een onderzoek dat de combinatie van ultraviolet licht en een aantal veelvoorkomende chemicaliën kan bijna alle PFAS in een geconcentreerde oplossing in slechts enkele uren afbreken. Het proces omvat het stralen van UV-straling op een oplossing die PFAS en jodide bevat, dat vaak wordt toegevoegd aan keukenzout, en sulfiet, een veelgebruikt conserveermiddel voor levensmiddelen, rapporteren onderzoekers in de 15 maart Milieuwetenschap en -technologie.
“Ze laten zien dat wanneer [iodide and sulfite] worden gecombineerd, wordt het systeem een stuk efficiënter”, zegt Garrett McKay, een milieuchemicus aan de Texas A&M University in College Station, die niet bij het onderzoek betrokken was. “Het is een grote stap voorwaarts.”
Een PFAS-molecuul bevat een keten van koolstofatomen die zijn gebonden aan fluoratomen. De koolstof-fluor binding is een van de sterkste bekende chemische bindingen. Deze kleverige binding maakt PFAS bruikbaar voor vele toepassingen, zoals water- en olieafstotende coatings, blusschuim en cosmetica (SN: 4/6/19; SN: 15-6-21). Vanwege het wijdverbreide gebruik en de lange levensduur zijn PFAS aangetroffen in bodems, voedsel en zelfs drinkwater. Het Amerikaanse Environmental Protection Agency stelt gezonde adviesniveaus voor PFOA en PFOS – twee veel voorkomende soorten PFAS – op 70 delen per biljoen.
Behandelingsfaciliteiten kunnen PFAS uit water filteren met behulp van technologieën zoals actieve koolfilters of ionenuitwisselingsharsen. Maar deze verwijderingsprocessen concentreren PFAS in een afvalstof die veel energie en middelen vereist om te vernietigen, zegt co-auteur van het onderzoek Jinyong Liu, een milieuchemicus aan de Universiteit van Californië, Riverside. “Als we dat niet doen” [destroy this waste]zullen er secundaire besmettingsproblemen zijn.”
Een van de best bestudeerde manieren om PFAS af te breken, is door ze in een oplossing met sulfiet te mengen en het mengsel vervolgens te bestralen met UV-stralen. De straling scheurt elektronen uit het sulfiet, dat vervolgens rondbeweegt, de hardnekkige koolstof-fluorbindingen doorknipt en daardoor de moleculen afbreekt.
Maar sommige PFAS, zoals een type dat bekend staat als PFBS, zijn moeilijk op deze manier af te breken. Liu en zijn collega’s bestraalden een oplossing die PFBS en sulfiet bevatte een hele dag, maar ontdekten dat minder dan de helft van de verontreinigende stof in de oplossing was afgebroken. Het bereiken van hogere niveaus van afbraak vergde meer tijd en extra sulfiet dat met tussenpozen moest worden gegoten.
De onderzoekers wisten dat jodide dat wordt blootgesteld aan UV-straling meer bindingsbrekende elektronen produceert dan sulfiet. En eerder onderzoek heeft aangetoond dat UV-straling in combinatie met alleen jodide kan worden gebruikt om PFAS-chemicaliën af te breken.
Dus straalden Liu en zijn collega’s UV-stralen naar een oplossing die PFBS, jodide en sulfiet bevatte. Tot verbazing van de onderzoekers bleef na 24 uur bestraling minder dan 1 procent van de hardnekkige PFBS over.
Bovendien toonden de onderzoekers aan dat het proces andere soorten PFAS met vergelijkbare efficiëntie vernietigde en ook effectief was wanneer de PFAS-concentraties 10 keer hoger waren dan die van UV-licht en sulfiet alleen. En door jodide toe te voegen, ontdekten de onderzoekers dat ze de reactie konden versnellen, zegt Liu, waardoor het proces veel energiezuiniger werd.
In de oplossing werkten jodide en sulfiet samen om de vernietiging van PFAS-moleculen in stand te houden, legt Liu uit. Wanneer UV-stralen een elektron uit jodide afgeven, wordt dat jodide omgezet in een reactief molecuul dat vervolgens vrijgekomen elektronen kan heroveren. Maar hier kan sulfiet tussenkomen en zich binden met deze reactieve moleculen en met elektronen wegvangende zuurstof in de oplossing. Deze sulfiet-“val” helpt de vrijgekomen elektronen vrij te houden om PFAS-moleculen acht keer langer uit elkaar te knippen dan wanneer er geen sulfiet was, rapporteren de onderzoekers.
Het is verrassend dat niemand eerder de effectiviteit had aangetoond van het gebruik van sulfiet met jodide om PFAS af te breken, zegt McKay.
Liu en zijn collega’s werken nu samen met een ingenieursbureau en gebruiken hun nieuwe proces om PFAS in een geconcentreerde afvalstroom te behandelen. De pilot zal over ongeveer twee jaar worden afgerond.
