Новый биоматериал может позволить удаление «вечных химикатов»

Исследователи Texas A&M AgriLife разработали новую технологию биоремедиации для очистки пер- и полифторалкильных веществ, или PFAS, химических загрязнителей, которые угрожают здоровью человека и устойчивости экосистемы. Новый материал потенциально можно применять в коммерческих целях для утилизации PFAS, также известных как «вечные химикаты».

Исследование, опубликованное 28 июля в журнале Nature Communications, было результатом сотрудничества Сьюзи Дай, доктора философии, доцента кафедры патологии растений и микробиологии Техасского университета A&M, и Джошуа Юана, доктора философии, председателя и профессора Вашингтонского университета в Департамент энергетики, экологии и химической инженерии Сент-Луиса, ранее входившего в Техасский департамент патологии растений и микробиологии A&M.

PFAS используются во многих областях, таких как обертка и упаковка пищевых продуктов, зубная нить, пена для пожаротушения, посуда с антипригарным покрытием, текстиль и электроника. По словам Дай, в настоящее время PFAS широко распространяются в окружающей среде из-за производственных процессов или продуктов, содержащих эти вещества.

Но, по данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), научные исследования показывают, что при определенных уровнях некоторые из этих химических веществ могут быть вредными для людей и дикой природы. Последствия для здоровья могут включать:

• Репродуктивные эффекты, такие как снижение фертильности или повышение артериального давления у беременных женщин.
• Последствия или задержки развития у детей, в том числе низкий вес при рождении, ускоренное половое созревание, аномалии костей или изменения в поведении.
• Повышенный риск развития некоторых видов рака, включая рак предстательной железы, почек и яичек.
• Снижение способности иммунной системы организма бороться с инфекциями, в том числе снижение реакции на вакцины.
• Воздействие на естественные гормоны организма.
• Повышенный уровень холестерина и/или риск ожирения.

«PFAS не разлагаются в окружающей среде и токсичны даже при следовых концентрациях», — добавила Дай. «Они должны быть удалены и уничтожены, чтобы предотвратить негативное воздействие на человека и экосистемы.

«PFAS настолько стабильны, потому что они состоят из цепочки атомов углерода и фтора, связанных вместе, а связь углерод-фтор является одной из самых прочных химических связей. Они могут присутствовать в воде в очень низких концентрациях, и, следовательно, вам сначала нужно их концентрировать, а затем удалить их».

Текущий метод борьбы с PFAS — сжигание, что является дорогостоящим многоэтапным процессом. Коммерческие продукты, такие как активированный уголь, используются в качестве очищающего материала для адсорбции соединений PFAS. Затем материал отправляется на сжигание.

Дай и Юань разработали метод использования материала растительного происхождения для адсорбции PFAS и утилизации их с помощью микробных грибков, которые буквально поедают «вечные химикаты».

«Мы произвели устойчивый растительный материал, который можно использовать для концентрирования химикатов PFAS», — заявила Дай.

«Материал клеточной стенки растения служит каркасом для адсорбции PFAS», — сказала она. «Затем этот материал и адсорбированное химическое вещество служат пищей для микробного грибка. Гриб съедает его, PFAS больше нет, а у вас нет проблемы с утилизацией. По сути, грибок выполняет процесс детоксикации».

По словам Дай, это надежная система очистки с мощным потенциалом удаления вредных химических веществ для защиты здоровья человека и экосистемы нетоксичным и более экономичным способом.

Агентство по охране окружающей среды США (EPA) разработало общенациональную программу мониторинга частоты и уровней PFAS в системах общественного водоснабжения и рассматривает возможность добавления предельных концентраций PFAS к стандартам питьевой воды.

«Если пороговые уровни станут частью стандартов питьевой воды, муниципальные водоочистные сооружения должны будут соответствовать требованиям EPA. Производители должны будут контролировать эти химические вещества и удалять их при необходимости», — сказала Дай.

Инновационное восстановление биомассы, разработанное Дай и Юанем, может помочь реализовать эти изменения более экономично. Интерес к этой технологии выходит за рамки стандартов питьевой воды.

«Мы живем на планете, где все компоненты взаимодействуют», — сказала Дай. «Люди обеспокоены не только водой, но и местными растениями, полученными за счет использования этой воды для кормления животных, которые являются частью продуктов питания».