Nový výzkum našel pomyslnou Achillovu patu látek označovaných jako věčné sloučeniny. Vědci je dokázali pomocí poměrně jednoduchého a levného procesu rozložit na neškodné látky, popsali v nové studii, která vyšla v žurnálu Science.
Říká se jim PFAS a tato skupina průmyslových chemikálií běžně používaných od čtyřicátých let dvacátého století je prakticky nezničitelná. Bakterie je nechtějí rozkládat, oheň je nemůže spálit a voda je nedokáže zředit. A pokud se tyto toxické chemikálie zakopou do země, uvolní se do okolní půdy a stávají se trvalým problémem pro další generace.
Chemikům z Northwestern University se teď ale podařilo zdánlivě nemožné. Za použití nízkých teplot a levných běžných činidel vyvinuli proces, který způsobí, že se dvě hlavní třídy sloučenin PFAS rozpadnou a zůstanou po nich jen neškodné konečné produkty.
Tato jednoduchá technika by se mohla stát účinným řešením pro konečnou likvidaci těchto škodlivých chemických látek, které jsou spojovány s mnoha nebezpečnými zdravotními dopady na lidi, hospodářská zvířata i životní prostředí.
„PFAS se staly velkým celospolečenským problémem,“ uvedl William Dichtel z Northwesternu, který výzkum vedl. „I nepatrné množství PFAS má negativní zdravotní účinky a nerozkládá se. Tohle prostě není problém, který bychom mohli ignorovat, a jen doufat, že jen tak odezní sám od sebe. Chtěli jsme k řešení tohoto problému využít chemii a najít řešení, které by mohl využít celý svět. A naše výsledky jsou úžasné, protože naše řešení je tak jednoduché.“
Nezničitelná chemie
Lidstvo PFAS používá pro jejich vlastnosti téměř všude – běžně se vyskytují v nepřilnavém nádobí, voděodolné kosmetice, hasicích pěnách, voděodpudivých tkaninách a výrobcích, které odolávají mastnotě a oleji.
V průběhu let se ale dostaly ze spotřebního zboží do pitné vody a dokonce do krve – nové výzkumy je v USA našly v krvi 97 procent obyvatel. Jejich dopady na lidské zdraví sice nejsou zatím úplně jasné, ale vystavení těmto látkám je spojováno se sníženou plodností, vývojovými vadami u dětí, zvýšeným rizikem vzniku různých typů rakoviny, sníženou imunitou v boji proti infekcím a také se zvýšenou hladinou cholesterolu.
S ohledem na to americká Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) nedávno prohlásila několik PFAS za nebezpečné, a to i ve stopových množstvích. „Nedávno EPA revidovala svoje doporučení v podstatě na nulu,“ přiblížil Dichtel. „To řadí několik PFAS do stejné kategorie jako olovo.“
Nezničitelná pouta
Vědci už dříve přišli na to, jak odfiltrovat PFAS z vody, ale stále to neřeší, co s nimi udělat potom. Existuje jen několik možností, ale všechny jsou velmi drahé – jsou totiž založené na destrukci za pomoci vysokých teplot nebo tlaku. A navíc se ukázalo, že ne všechno funguje přesně tak, jak má.
„Ve státě New York zjistili, že zařízení, které mělo spalovat PFAS, vypouští ve skutečnosti některé z těchto sloučenin do ovzduší,“ popisuje Dichtel. „Další neúspěšnou strategií bylo zakopávání na skládkách. Když to uděláte, v podstatě tím jenom zaručíte, že za třicet let budete mít problém, protože se budou pomalu uvolňovat do okolního prostředí. Problém jste tím nevyřešili, jen jste ho odložili.“
Tajemství nezničitelnosti PFAS spočívá v jejich chemických vazbách. PFAS obsahuje mnoho vazeb mezi uhlíkem a fluorem, což jsou vůbec nejpevnější vazby v organické chemii. Rozbít je vyžaduje obrovské množství energie. Anebo hodně chytrý nápad.
Na stopě Achillovy paty PFAS
Při studiu těchto sloučenin Dichtelův tým objevil jejich slabinu. PFAS totiž obsahují dlouhý řetěz nepoddajných vazeb mezi uhlíkem a fluorem, ale na jednom konci molekuly se nachází skupina, která často obsahuje atomy kyslíku. Dichtelův tým se na tuto skupinu zaměřil zahříváním PFAS v dimethylsulfoxidu a zabralo to.
Spustilo to reakci, která začala rozbíjet vazby v PFAS jednu po druhé. A to za normálních, poměrně nízkých teplot, zatímco při předchozích pokusech o jejich zničení se používaly teploty až 400 stupňů Celsia. Nová technika se tak opírá o mírnější podmínky a jednoduché, levné činidlo, takže řešení je potenciálně praktičtější pro široké použití.
Je to teprve začátek
Dichtelův tým bude testovat účinnost své nové strategie na dalších typech PFAS. V současné studii úspěšně rozložili deset sloučenin PFAS, ale americká agentura EPA v současné době rozlišuje více než 12 tisíc těchto sloučenin. Dichtel je přesto optimistou a věří, že jeho práce má smysl.
„Náš výzkum se zabýval jednou z největších tříd PFAS, včetně mnoha látek, které patří mezi ty nejrizikovější,“ doplnil. „Existují sice i další třídy, které nemají stejnou Achillovu patu, ale každá z nich bude mít svou slabinu. Pokud ji dokážeme identifikovat, víme, jak ji aktivovat, abychom ji zničili.“
