Ingenieurs van de University of California Riverside zijn de eersten die melding maken van selectieve afbraak van een bijzonder hardnekkige klasse van PFAS, genaamd gefluoreerde carbonzuren (FCA's), door gewone micro-organismen.

Onder anaërobe omstandigheden is een dubbele koolstof-koolstofbinding cruciaal voor het verbrijzelen van de ultrasterke koolstof-fluorbinding door microbiële gemeenschappen. Hoewel het verbreken van de koolstof-koolstofbinding het molecuul niet volledig degradeert, kunnen de resulterende producten worden doorgegeven aan andere micro-organismen voor defluorering onder aërobe omstandigheden.

De prestatie bouwt voort op eerder werk van dezelfde onderzoekers, die de eersten waren die succesvolle microbiële defluorering van een volledig gefluoreerde PFAS-structuur rapporteerden door koolstof-fluorbindingen te vervangen door koolstof-waterstofbindingen.

Per- en polyfluoralkylstoffen, of PFAS, zijn een groep van meer dan 9.000 chemicaliën die sinds de jaren veertig in talloze industriële processen en commerciële producten worden gebruikt. Als gevolg hiervan hebben PFAS hun weg gevonden naar de waterkringloop en zijn ze nu te vinden in vrijwel elke waterbron. Deze chemicaliën bevatten een binding tussen fluor- en koolstofatomen, de sterkste enkele binding die bekend is, waardoor PFAS niet biologisch afbreekbaar is en bestand tegen conventionele waterbehandelingsmethoden. Ze komen terecht in de weefsels van organismen, waaronder mensen, waar ze in verband zijn gebracht met bepaalde vormen van kanker, schildklier- en leverproblemen en waarschijnlijk andere gezondheidsproblemen die nog steeds slecht worden begrepen.

In een eerdere paper rapporteerden Yujie Men, een assistent-professor in chemische en milieutechniek, en haar collega's dat ze anaërobe microbiële gemeenschappen gebruikten die vaak worden gebruikt voor dechlorering om twee specifieke PFAS af te breken, waaronder één volledig gefluoreerde (geperfluoreerde) structuur.

Het nieuwe artikel gaat nog een stap verder met dit onderzoek door aan te tonen dat het toegangspunt voor de anaërobe microben een dubbele binding was tussen koolstofatomen die zich naast de carboxylgroep van de FCA-moleculen bevonden. Trifluormethylvertakkingen op de dubbele binding zouden de biologische afbreekbaarheid verder kunnen verbeteren.

Microben die in staat zijn tot dit soort defluorering zijn niet zeldzaam. Met behulp van actief slib - microbiële gemeenschappen die vaak worden gebruikt in afvalwaterzuiveringsinstallaties om organisch materiaal af te breken en te verwijderen - en een anaërobe toestand, herhaalden de onderzoekers met succes hun eerdere experiment met meer structureel vergelijkbare PFAS.

"Momenteel zijn biokatalysatoren die defluorering van geperfluoreerde verbindingen zoals PFOA kunnen doen, zeer zeldzaam. We weten nog steeds heel weinig over welke microben of enzymen de defluorering van PFAS in het algemeen kunnen doen en hoe," zei Men. "Ons werk loopt voorop bij het vinden van deze informatie."

Zelfs wanneer wetenschappers manieren bedenken om de initiële koolstof-fluorbinding in geperfluoreerde verbindingen te verbreken, is hun werk niet gedaan omdat de moleculen waarschijnlijk worden afgebroken tot andere moleculen die ook schadelijk kunnen zijn. Succesvolle sanering van met PFAS verontreinigde omgevingen vereist initiële afbraak van het PFAS-moedermolecuul, gevolgd door volledige afbraak van de secundaire moleculen.

Een recent onderzoek door de Men-groep toonde aan dat actief-slibgemeenschappen in staat waren om het secundaire molecuul volledig af te breken van de chemische afbraak van één type geperfluoreerde chemische stof via een proces dat bekend staat als cometabolisme. Hun nieuwe studie impliceert verder dat eenvoudigweg door de samenwerking tussen verschillende microbiële groepen, zoals anaërobe en aerobe bacteriën, ook voor bepaalde geperfluoreerde chemicaliën een diepere defluorering zou kunnen worden bereikt. + Verder verkennen

PFAS-chemicaliën gaan niet eeuwig mee