En ny bioremedieringsteknik för att sanera per- och polyfluoralkylämnen, eller PFAS, kemiska föroreningar som hotar människors hälsa och ekosystems hållbarhet, har utvecklats av Texas A&M AgriLife-forskare. Materialet har potential för kommersiell användning för bortskaffande av PFAS, även känd som "för alltid kemikalier".

Publicerad 28 juli i Nature Communications , forskningen var ett samarbete mellan Susie Dai, Ph.D., docent vid Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology, och Joshua Yuan, Ph.D., ordförande och professor vid Washington University i St. Louis Department of Energy , Environmental and Chemical Engineering, tidigare vid Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology.

Att ta bort PFAS-kontamination är en utmaning

PFAS används i många applikationer som matomslag och förpackningar, tandtråd, brandsläckningsskum, nonstick-kokkärl, textilier och elektronik. Nuförtiden distribueras PFAS brett i miljön från tillverkning eller från produkter som innehåller kemikalierna, sa Dai.

Men enligt U.S. Environmental Protection Agency, EPA, visar vetenskapliga studier att vissa av dessa kemikalier på vissa nivåer kan vara skadliga för människor och vilda djur. Hälsoeffekter kan omfatta:

• Reproduktionseffekter som minskad fertilitet eller ökat högt blodtryck hos gravida kvinnor.
• Utvecklingseffekter eller förseningar hos barn, inklusive låg födelsevikt, accelererad pubertet, skelettvariationer eller beteendeförändringar.
• Ökad risk för vissa cancerformer, inklusive prostatacancer, njure och testikelcancer.
• Minskad förmåga hos kroppens immunsystem att bekämpa infektioner, inklusive minskat vaccinsvar.
• Störning med kroppens naturliga hormoner.
• Ökade kolesterolnivåer och/eller risk för fetma.

"PFAS bryts inte ned lätt i miljön och är giftiga även vid spårkoncentrationer", sa Dai. "De måste avlägsnas och förstöras för att förhindra mänsklig exponering och negativ påverkan på ekosystemet.

"PFAS är så stabila eftersom de är sammansatta av en kedja av kol- och fluoratomer kopplade samman, och kol-fluorbindningen är en av de starkaste kemiska bindningarna. De kan förekomma i vatten i mycket låg koncentration och du måste koncentrera dem och förstör dem sedan."

Det nuvarande sättet att förstöra dem är att bränna dem, en dyr process i flera steg. Kommersiella produkter som aktivt kol används som ett rengöringsmaterial för att adsorbera PFAS-föreningarna. Materialet skickas sedan till förbränning.

Hållbart och lågkostnadsalternativ

Dai och Yuan utvecklade en teknik för att använda ett växthärlett material för att adsorbera PFAS och göra sig av med dem med mikrobiella svampar som bokstavligen äter "för evigt kemikalier."

"Vi producerade ett hållbart växtmaterial som kunde användas för att koncentrera PFAS-kemikalierna", sa Dai.

"Växtens cellväggsmaterial fungerar som ett ramverk för att adsorbera PFAS", sa hon. "Då fungerar det här materialet och den adsorberade kemikalien som föda för en mikrobiell svamp. Svampen äter den, den är borta och du har inte bortskaffningsproblemet. I grund och botten gör svampen avgiftningsprocessen."

Detta är ett hållbart behandlingssystem med en kraftfull potential att ta bort skadliga kemikalier för att skydda människors hälsa och ekosystemet på ett giftfritt, mer kostnadseffektivt sätt, sa Dai.

Möjliga kommersiella tillämpningar

EPA har upprättat ett rikstäckande program för att övervaka frekvensen och nivåerna av PFAS i offentliga vattensystem och överväger att lägga till PFAS-tröskelnivåer till dricksvattenstandarder.

"Om tröskelnivåer blir en del av dricksvattenstandarderna måste kommunala vattenreningsverk följa EPA-reglerna. Tillverkare måste övervaka dessa kemikalier och ta bort dem när det behövs", säger Dai.

Den innovativa biomassasanering som Dai och Yuan har utvecklat kan hjälpa till att genomföra dessa förändringar mer kostnadseffektivt. Intresset för denna teknik går utöver dricksvattenstandarder.

"Vi lever på en planet där varje komponent interagerar", sa Dai. "Människor är inte bara oroliga för vattnet utan också för lokala grödor som produceras genom att använda det vattnet för att mata djuren som ingår i matförsörjningen." + Utforska vidare

PFAS-kemikalier varar inte för evigt