Учёные разработали метод разложения стойких загрязнителей

Фторалкильные соединения обладают высокой устойчивостью и накапливаются в окружающей среде, что негативно сказывается на здоровье животных и людей. Их разложение крайне затруднено, и только недавно ученые нашли способ эффективно решать проблему этих инертных загрязнителей.

Пер- и полифторалкильные соединения (PFAS) эти соединения производятся начиная с середины прошлого века. Они находят широкое применение в химической промышленности, где используются в составе лаков и покрытий, отделочных материалов, пен, смазок, средств гигиены, поверхностно-активных веществ и других продуктов. В последнее время предпринимаются попытки отказаться от их использования, поскольку PFAS практически не подвержены разложению в окружающей среде и обладают высокой стойкостью, « вечными» органическими загрязнителями. В результате они проникают в живые организмы, что наносит ущерб как окружающей среде, так и здоровью людей. PFAS связывают с разнообразными гормональными проблемами, поражениями печени и почек, нарушениями развития.

Читайте также:  Ученые выяснили новую деталь в технологии создания скрипок Страдивари

Недостаточно просто отказаться от этих веществ. PFAS устойчивы к воздействию температуры и химически инертны, поэтому накапливаются в почве и водоемах. Во всем мире насчитывается тысячи мест, сильно загрязненных этими «вечными» соединениями. А вот технологии для их очистки отсутствуют или требуют экстремальных условий — например, температур выше 1000 градусов Цельсия или давления более 22 мегапаскалей, — а значит, и огромных затрат. Лишь теперь ученые из Китая и США нашли ахиллесову пяту PFAS, которая позволяет уничтожать эти невероятно стойкие вещества легко и быстро. Об этом они сообщают в журнале Science.

Некоторое время назад было установлено, что PFAS способны к деградации в диметилсульфоксиде (Диметилсульфоксид (ДМСО) — широко используемый органический растворитель. В связи с этим профессор Уильям Дихтель из Северо-Западного университета и его команда провели исследование, чтобы определить, как эти вещества взаимодействуют при смешивании с другими соединениями и DMSO. Результаты показали, что при добавлении небольшого количества гидроксида натрия и нагревании смеси до 120 градусов Цельсия, разрушается почти половина тысяч существующих PFAS.

Читайте также:  Ученые Ратгерского университета нашли способ превращения углекислого газа в пластик.

Наиболее уязвимым местом этих соединений оказалась их гидрофобный фрагмент. PFAS формируются из цепочки атомов углерода, каждый из которых связан с двумя атомами фтора. Благодаря исключительно прочным связям, молекулы приобретают высокую инертность и гидрофобность. Однако для обеспечения поверхностно-активных свойств, на концах цепей PFAS присутствует гидрофильная группа, такая как карбоксил. DMSO способствует отщеплению этой группы, что позволяет щелочи воздействовать на углеродную цепь и разрушать молекулу в ходе последовательности реакций.

Читайте также:  Специалисты Сибирского федерального университета разработали новые соединения, способные нейтрализовать вредные и радиоактивные вещества.

Примерно у 40% PFAS присутствует карбоксильная группа, и эти загрязнители теперь можно удалять относительно простым способом. В результате реакций образуются безвредный углерод, кислород и ионы фтора, удаление которых из окружающей среды уже хорошо отлажено. Значительно сложнее обстоит дело с PFAS, содержащими сульфонильную группу вместо карбоксила. Эти вещества, как правило, используются, например, в огнетушащих пенах. DMSO неэффективно справляется с ними, и они продолжают оставаться «вечными» загрязнителями в природе.