Nyt bioremedieringsmateriale kan rense for evigt kemikalier

En ny bioremedieringsteknologi til oprensning af per- og polyfluoralkylstoffer eller PFAS, kemiske forurenende stoffer, der truer menneskers sundhed og økosystemernes bæredygtighed, er blevet udviklet af Texas A&M AgriLife-forskere. Materialet har potentiale til kommerciel anvendelse til bortskaffelse af PFAS, også kendt som "for evigt kemikalier."

Udgivet 28. juli i Nature Communications , var forskningen et samarbejde mellem Susie Dai, Ph.D., lektor i Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology, og Joshua Yuan, Ph.D., formand og professor ved Washington University i St. Louis Department of Energy , Environmental and Chemical Engineering, tidligere hos Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology.

Fjernelse af PFAS-kontamination er en udfordring

PFAS bruges i mange applikationer såsom madindpakning og -emballage, tandtråd, brandslukningsskum, nonstick køkkengrej, tekstiler og elektronik. I disse dage er PFAS vidt udbredt i miljøet fra fremstilling eller fra produkter, der indeholder kemikalierne, sagde Dai.

Men ifølge U.S. Environmental Protection Agency, EPA, viser videnskabelige undersøgelser, at nogle af disse kemikalier på visse niveauer kan være skadelige for mennesker og dyreliv. Sundhedseffekter kan omfatte:

• Reproduktive virkninger såsom nedsat fertilitet eller øget forhøjet blodtryk hos gravide kvinder.
• Udviklingseffekter eller forsinkelser hos børn, herunder lav fødselsvægt, accelereret pubertet, knoglevariationer eller adfærdsændringer.
• Øget risiko for visse kræftformer, herunder prostata-, nyre- og testikelkræft.
• Reduceret evne hos kroppens immunsystem til at bekæmpe infektioner, herunder reduceret vaccinerespons.
• Interferens med kroppens naturlige hormoner.
• Forhøjet kolesteroltal og/eller risiko for fedme.

"PFAS nedbrydes ikke let i miljøet og er giftige selv ved sporkoncentrationer," sagde Dai. "De skal fjernes og destrueres for at forhindre menneskelig eksponering og negative påvirkninger på økosystemet.

"PFAS er så stabile, fordi de er sammensat af en kæde af kulstof- og fluoratomer bundet sammen, og kulstof-fluorbindingen er en af ​​de stærkeste kemiske bindinger. De kan opstå i vand i meget lav koncentration, og man skal koncentrere dem. og derefter ødelægge dem."

Den nuværende måde at ødelægge dem på er at brænde dem, en dyr flertrinsproces. Kommercielle produkter såsom aktivt kul bruges som et rensemateriale til at adsorbere PFAS-forbindelserne. Materialet sendes derefter til forbrænding.

Bæredygtigt og billigt alternativ

Dai og Yuan udviklede en teknik til at bruge et plante-afledt materiale til at adsorbere PFAS og bortskaffe dem med mikrobielle svampe, der bogstaveligt talt spiser "for evigt kemikalier."

"Vi producerede et bæredygtigt plantemateriale, som kunne bruges til at koncentrere PFAS-kemikalierne," sagde Dai.

"Plantens cellevægsmateriale tjener som en ramme til at adsorbere PFAS," sagde hun. "Så tjener dette materiale og det adsorberede kemikalie som føde for en mikrobiel svamp. Svampen spiser den, den er væk, og du har ikke bortskaffelsesproblemet. Dybest set er svampen i gang med afgiftningsprocessen."

Dette er et bæredygtigt behandlingssystem med et stærkt potentiale til at fjerne skadelige kemikalier for at beskytte menneskers sundhed og økosystemet på en ikke-giftig, mere omkostningseffektiv måde, sagde Dai.

Potentielle kommercielle applikationer

EPA har etableret et landsdækkende program til at overvåge hyppigheden og niveauerne af PFAS i offentlige vandsystemer og overvejer at tilføje PFAS-tærskelniveauer til drikkevandsstandarderne.

"Hvis tærskelniveauer bliver en del af drikkevandsstandarderne, skal kommunale vandbehandlingsanlæg overholde EPA-reglerne. Producenterne bliver nødt til at overvåge disse kemikalier og fjerne dem, når det er nødvendigt," sagde Dai.

Den innovative biomassesanering, Dai og Yuan har udviklet, kan hjælpe med at implementere disse ændringer mere omkostningseffektivt. Interessen for denne teknologi går ud over drikkevandsstandarder.

"Vi lever på en planet, hvor hver komponent interagerer," sagde Dai. "Folk bekymrer sig ikke kun om vandet, men også om lokale afgrøder produceret ved at bruge det vand til at fodre de dyr, der er en del af fødevareforsyningen." + Udforsk yderligere

PFAS-kemikalier holder ikke evigt