Een nieuwe bioremediatietechnologie voor het opruimen van per- en polyfluoralkylstoffen, of PFAS, chemische verontreinigende stoffen die de menselijke gezondheid en de duurzaamheid van het ecosysteem bedreigen, is ontwikkeld door Texas A&M AgriLife-onderzoekers. Het materiaal heeft potentieel voor commerciële toepassing voor het verwijderen van PFAS, ook wel bekend als 'forever chemicals'.

Gepubliceerd op 28 juli in Nature Communications , het onderzoek was een samenwerking van Susie Dai, Ph.D., universitair hoofddocent in de Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology, en Joshua Yuan, Ph.D., voorzitter en professor aan de Washington University in St. Louis Department of Energy , Environmental and Chemical Engineering, voorheen bij de Texas A&M Department of Plant Pathology and Microbiology.

Het verwijderen van PFAS-besmetting is een uitdaging

PFAS worden in veel toepassingen gebruikt, zoals voedselverpakkingen en -verpakkingen, tandzijde, blusschuim, kookgerei met antiaanbaklaag, textiel en elektronica. Tegenwoordig worden PFAS op grote schaal in het milieu verspreid door de productie of door producten die de chemicaliën bevatten, zei Dai.

Maar volgens het Amerikaanse Environmental Protection Agency, EPA, tonen wetenschappelijke studies aan dat sommige van deze chemicaliën op bepaalde niveaus schadelijk kunnen zijn voor mensen en dieren in het wild. Gezondheidseffecten kunnen zijn:

• Voortplantingseffecten zoals verminderde vruchtbaarheid of verhoogde hoge bloeddruk bij zwangere vrouwen.
• Ontwikkelingseffecten of vertragingen bij kinderen, waaronder een laag geboortegewicht, versnelde puberteit, botvariaties of gedragsveranderingen.
• Verhoogd risico op sommige vormen van kanker, waaronder prostaat-, nier- en teelbalkanker.
• Verminderd vermogen van het immuunsysteem van het lichaam om infecties te bestrijden, inclusief verminderde vaccinrespons.
• Interferentie met de natuurlijke hormonen van het lichaam.
• Verhoogd cholesterolgehalte en/of risico op obesitas.

"PFAS worden niet gemakkelijk afgebroken in het milieu en zijn zelfs bij sporenconcentraties giftig", zegt Dai. "Ze moeten worden verwijderd en vernietigd om menselijke blootstelling en negatieve effecten op het ecosysteem te voorkomen.

"PFAS zijn zo stabiel omdat ze zijn samengesteld uit een keten van koolstof- en fluoratomen die aan elkaar zijn gekoppeld, en de koolstof-fluorbinding is een van de sterkste chemische bindingen. Ze kunnen in een zeer lage concentratie in water voorkomen en je moet ze concentreren en vernietig ze dan."

De huidige manier om ze te vernietigen is om ze te verbranden, een duur meerstappenproces. Commerciële producten zoals actieve kool worden gebruikt als schoonmaakmateriaal om de PFAS-verbindingen te adsorberen. Het materiaal wordt vervolgens verzonden om te worden verbrand.

Duurzaam en goedkoop alternatief

Dai en Yuan ontwikkelden een techniek om een ​​plantaardig materiaal te gebruiken om de PFAS te adsorberen en deze te verwijderen met microbiële schimmels die letterlijk de "voor altijd chemicaliën" opeten.

"We hebben een duurzaam plantaardig materiaal geproduceerd dat kan worden gebruikt om de PFAS-chemicaliën te concentreren," zei Dai.

"Het celwandmateriaal van de plant dient als een raamwerk om de PFAS te adsorberen," zei ze. "Dan dienen dit materiaal en de geadsorbeerde chemische stof als voedsel voor een microbiële schimmel. De schimmel eet het op, het is weg en je hebt geen verwijderingsprobleem. In feite doet de schimmel het ontgiftingsproces."

Dit is een duurzaam behandelingssysteem met een krachtig potentieel om schadelijke chemicaliën te verwijderen om de menselijke gezondheid en het ecosysteem te beschermen op een niet-toxische, meer kosteneffectieve manier, zei Dai.

Potentiële commerciële toepassingen

De EPA heeft een landelijk programma opgezet om de frequentie en niveaus van PFAS in openbare watersystemen te controleren en overweegt om PFAS-drempelwaarden toe te voegen aan drinkwaternormen.

"Als drempelwaarden onderdeel worden van de drinkwaternormen, moeten gemeentelijke waterzuiveringsinstallaties voldoen aan de EPA-regelgeving. Fabrikanten zullen deze chemicaliën moeten controleren en indien nodig verwijderen", aldus Dai.

De innovatieve biomassasanering die Dai en Yuan hebben ontwikkeld, zou kunnen helpen deze veranderingen kosteneffectiever door te voeren. De interesse in deze technologie gaat verder dan drinkwaternormen.

"We leven op een planeet waar elk onderdeel op elkaar inwerkt", zei Dai. "Mensen maken zich niet alleen zorgen over het water, maar ook over de lokale gewassen die worden geproduceerd door dat water te gebruiken om de dieren te voeren die deel uitmaken van de voedselvoorziening." + Verder verkennen

PFAS-chemicaliën gaan niet eeuwig mee