Carnegie Mellon University kemist Terrence J. Collins har utvecklat ett tillvägagångssätt som snabbt och billigt tar bort mer än 99 procent av bisfenol A (BPA) från vatten. BPA, en allmänt förekommande och farlig kemikalie som används vid tillverkning av många plaster, finns i vattenkällor runt om i världen.

I en tidning publicerad i Grön kemi , Collins forskargrupp och medarbetare vid University of Auckland och Oregon State University sammanställde också bevis på BPA:s närvaro i en mängd produkter och vattenkällor, samt kemikaliens toxicitet. Forskargruppen bygger ett starkt argument för behovet av att effektivt åtgärda BPA-förorenat vatten, särskilt industriella avfallsflöden och avrinningsavfall, och de erbjuder en enkel lösning.

BPA är en kemikalie som främst används vid tillverkning av polykarbonatplast och epoxihartser. Dess användning är så utbredd – BPA kan hittas i produkter från DVD-skivor och glasögonlinser till kassakvitton – som människor och vilda djur regelbundet utsätts för.

BPA är farligt eftersom det efterliknar östrogen, ett naturligt förekommande hormon, och kan påverka kroppens endokrina system. Studier i fisk, däggdjur och mänskliga celler har visat att BPA påverkar hjärnans och nervsystemets utveckling negativt, tillväxt och metabolism, och reproduktionssystemet.

Oro över BPA:s hälsoeffekter fick tillverkarna att börja göra BPA-fria produkter som nappflaskor och vattenflaskor från och med 2010. Ironiskt nog, många BPA-ersättningar har också liknande toxicitet som BPA själv.

"BPA -ersättningar har ofta inte testats tillräckligt trots att testning är lätt att göra, "sa Collins, Teresa Heinz professor i grön kemi vid Carnegie Mellon. "Ett stort team av miljöhälsovetare och gröna kemister utvecklade en metod som kallas Tiered Protocol for Endocrine Disruption för att identifiera hormonstörande ämnen till de högsta nivåerna i samtida vetenskap, som vi publicerade i Green Chemistry 2013."

Med mer än 15 miljarder pund BPA som fortfarande produceras årligen, BPA-kontamination och sanering utgör en betydande utmaning.

"Det finns ingen flykt från BPA - för någon levande varelse, "sa Collins, Teresa Heinz professor i grön kemi vid Carnegie Mellon. "Den massiva globala användningen av BPA belastar en redan överbelastad infrastruktur för vattenrening och de flesta BPA-vattenutsläpp når helt enkelt inte en vattenreningsanläggning. Vår strategi har stor potential att vara en mycket bättre saneringsstrategi för BPA-förorenade avfallsströmmar."

För närvarande, BPA-förorenat vatten som industriavfall eller avrinning från deponier kan eller får inte behandlas innan det släpps ut i miljön eller till avloppsreningsverk.

Collins team erbjuder en enkel, effektiv och billig saneringslösning. Deras system involverar en grupp katalysatorer som kallas TAML -aktivatorer, små molekyler som efterliknar oxiderande enzymer. I kombination med väteperoxid, TAML-aktivatorer bryter mycket effektivt ner skadliga kemikalier i vatten.

I det nuvarande 25-sidiga papperet forskarna visar TAML-aktivatorernas effektivitet och säkerhet för att bryta ner BPA. Att tillsätta TAML och väteperoxid till vatten som var kraftigt förorenat med BPA resulterade i en 99-procentig minskning av BPA inom 30 minuter vid nästan neutralt pH, vilket är pH -normen för avloppsrening.

TAML -behandling vid detta pH fick BPA att samlas i större enheter som kallas oligomerer, som klumpar ihop sig och faller ut ur vattnet. Enligt Collins, oligomererna kunde filtreras och kasseras i en BPA-vattenbehandlingsanläggning. Viktigast, omfattande studier av Collins och hans medarbetare fann att oligomererna i sig inte är skadliga. Arten av bindningarna som håller ihop BPA -molekylerna tillåter inte oligomererna att återgå till BPA.

För att säkerställa säkerheten för det dekontaminerade vattnet, inklusive oligomererna, forskarna testade det med Tiered Protocol for Endocrine Disruption (TiPED) analyser. De fann att det TAML-behandlade BPA-vattnet inte visade östrogenaktivitet eller orsakade abnormiteter i jäst och utvecklande zebrafiskembryon.

Forskarna testade också effektiviteten av TAML-behandling på BPA-laddat vatten vid ett pH på 11. Vid detta högre pH, det var en mer än 99,9 procents minskning av BPA inom 15 minuter. Till skillnad från behandling med pH 8,5, BPA -molekylerna förstördes och inga oligomerer detekterades.

"Eftersom behandling med TAML/väteperoxid eliminerar BPA från vatten så lätt i koncentrationer som liknar en mängd olika avfallsströmmar, inklusive pappersanläggningslösningar och deponi, förutsatt att laboratoriestudierna överförs till den verkliga världen, vi kan nu erbjuda ett nytt och enkelt förfarande för att minska BPA -exponeringar över hela världen, sa Collins.