Syntetiska kemikalier kända som per- och polyfluoralkyler, eller PFAS, innehåller bindningar mellan kol- och fluoratomer som anses vara de starkaste inom organisk kemi. Tyvärr, den utbredda användningen av dessa icke-biologiskt nedbrytbara produkter sedan 1940-talet har förorenat många vattenförsörjningar över hela Amerika.

Ingenjörer vid UC Riverside har nu visat i modellexperiment att användning av överskott av elektroner splittrar kol-fluorbindningen av PFAS i vatten, lämnar biprodukter som till och med kan påskynda processen. Tidningen publiceras i Fysikalisk kemi Kemisk fysik .

ogenomtränglig för värme, kemikalier, och fysisk kraft, kol-fluorbindningen gör PFAS allestädes närvarande i livsmedelsförpackningar, fläck- och vattenavvisande tyger, polermedel och vaxer, brandsläckningsskum, rengöringsprodukter, mattor och tusentals andra vanliga hushålls- och industriprodukter. Naturvårdsverket uppskattar att större delen av befolkningen har exponerats för PFAS som ackumuleras i kroppen med tiden eftersom dessa "för alltid kemikalier" inte bryts ned biologiskt.

Sharma Yamijala, en postdoktor vid Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering och första författare till artikeln, körde simuleringar på både perfluoroktansyra och perfluoroktansulfonsyramolekyler, de vanligaste PFA-föroreningarna i miljön, omgiven av vattenmolekyler. Han fann att de omedelbart förlorade sin fluoratom i närvaro av överskott av elektroner.

PFA-molekylerna bröts ner till en mellanliggande kemisk art vars sammansättning ytterligare kunde påskynda nedbrytningen av andra PFA-molekyler. Reaktionen bildade också en vätefluoridmolekyl. Huruvida dessa kortkedjiga molekyler är cancerframkallande i typiska koncentrationer i vatten har ännu inte fastställts.

"I ett verkligt vattenbehandlingsscenario, överskottet av elektroner kan komma från metallhaltiga föreningar placerade i vattnet under ultraviolett strålning. Elektronerna från dessa föreningar kommer att interagera med PFA-molekylerna och bryta dem, " sa Yamijala.

Simuleringarna beskriver i exakt detalj en process som forskare har känt till är möjlig.

"Folk visste att du kunde göra det här men visste inte varför, sa Bryan Wong, en docent i kemi- och miljöteknik och tidningens seniorförfattare. "Våra simuleringar definierar den större bilden som vi kan förfina för att hitta sätt att bryta ner PFA snabbare eller mer effektivt i framtiden."