Synthetische chemicaliën bekend als per- en polyfluoralkylen, of PFAS, bevatten bindingen tussen koolstof- en fluoratomen die als de sterkste in de organische chemie worden beschouwd. Helaas, het wijdverbreide gebruik van deze niet-biologisch afbreekbare producten sinds de jaren veertig heeft veel watervoorraden in heel Amerika vervuild.

Ingenieurs van UC Riverside hebben nu in modelleringsexperimenten aangetoond dat het gebruik van overtollige elektronen de koolstof-fluorbinding van PFAS in water verbrijzelt, bijproducten achterlaten die het proces zelfs kunnen versnellen. De krant is gepubliceerd in Fysische chemie Chemische fysica .

Ongevoelig voor hitte, Chemicaliën, en fysieke kracht, de koolstof-fluorbinding maakt PFAS alomtegenwoordig in voedselverpakkingen, vlek- en waterafstotende stoffen, poetsmiddelen en wassen, brandbestrijdingsschuim, schoonmaakproducten, tapijten en duizenden andere gewone huishoudelijke en industriële producten. De Environmental Protection Agency schat dat het grootste deel van de bevolking is blootgesteld aan PFAS die zich in de loop van de tijd in het lichaam ophopen omdat deze "voor altijd chemicaliën" niet biologisch afbreekbaar zijn.

Sharma Yamijala, een postdoctoraal onderzoeker aan het Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering en eerste auteur van het artikel, voerde simulaties uit op zowel perfluoroctaanzuur als perfluoroctaansulfonzuur moleculen, de meest voorkomende PFA-verontreinigingen in het milieu, omgeven door watermoleculen. Hij ontdekte dat ze onmiddellijk hun fluoratoom verloren in de aanwezigheid van overtollige elektronen.

De PFA-moleculen vielen uiteen in een tussenproduct waarvan de samenstelling de afbraak van andere PFA-moleculen verder zou kunnen versnellen. De reactie vormde ook een waterstoffluoridemolecuul. Of deze moleculen met een korte keten kankerverwekkend zijn in typische concentraties in water, is nog niet vastgesteld.

"In een echt waterbehandelingsscenario, de overtollige elektronen kunnen afkomstig zijn van metaalbevattende verbindingen die onder ultraviolette straling in het water zijn geplaatst. De elektronen van deze verbindingen zullen een interactie aangaan met de PFA-moleculen en deze breken, ' zei Yamijala.

De simulaties beschrijven in detail een proces waarvan wetenschappers weten dat het mogelijk is.

"Mensen wisten dat je dit kon doen, maar wisten niet waarom, " zei Bryan Wong, een universitair hoofddocent chemische en milieutechniek en senior auteur van het papier. "Onze simulaties definiëren het grotere geheel dat we kunnen verfijnen om manieren te vinden om PFA's in de toekomst sneller of efficiënter af te breken."