In een reeks laboratoriumtests, een relatief veel voorkomende bodembacterie heeft zijn vermogen aangetoond om de moeilijk te verwijderen klasse van verontreinigende stoffen, PFAS genaamd, af te breken, aldus onderzoekers van Princeton University.

De bacterie, Acidimicrobium bacterie A6, 60% van PFAS verwijderd _specifiek perfluoroctaanzuur (PFOA) en perfluoroctaansulfonaat (PFOS)_ in laboratoriumflesjes gedurende 100 dagen observatie, rapporteerden de onderzoekers in een artikel van 18 september in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie . Vanwege hun gezondheidsproblemen en alomtegenwoordigheid, EPA heeft onlangs een onderzoeksinspanning geopend naar de impact van chemicaliën in drinkwater. Peter Jaffe, de hoofdonderzoeker en hoogleraar civiele techniek en milieutechniek aan Princeton, zei dat de onderzoekers zeer bemoedigd waren om te zien dat deze bacteriën de beroemde weerbarstige klasse van chemicaliën aanzienlijk afbreken, maar waarschuwden dat er meer werk nodig was voordat een werkbare behandeling werd bereikt.

"Dit is een proof of concept, " zei Jaffe, de William L. Knapp '47 hoogleraar Civiele Techniek. "We willen de verwijdering graag hoger krijgen, en ga het dan testen in het veld."

PFAS (Per- en polyfluoralkylstoffen) worden veel gebruikt in producten van antiaanbakpannen tot blusschuim, en de Environmental Protection Agency heeft gezegd dat er aanwijzingen zijn dat blootstelling aan PFAS schadelijk is voor de menselijke gezondheid. Daarom, Amerikaanse fabrikanten hebben verschillende versies van PFAS in hun producten uitgefaseerd. Maar de stof is langlevend en uiterst moeilijk te verwijderen uit grond en grondwater. In recente jaren, lokale overheden hebben gezocht naar manieren om de hoeveelheid PFAS in de watervoorziening te verminderen.

Vanwege de sterkte van de koolstof-fluor binding, deze chemicaliën zijn uiterst moeilijk te verwijderen met conventionele middelen. Maar Jaffe en co-onderzoeker, Shan Huang, een geassocieerd onderzoeker aan Princeton, vermoedde dat de Acidimicrobium A6 een effectief middel zou kunnen zijn.

De onderzoekers begonnen enkele jaren geleden voor het eerst met de bacteriën te werken toen ze een fenomeen onderzochten waarbij ammonium afbrak in zuur, ijzerrijke bodems in de wetlands van New Jersey en soortgelijke locaties. Omdat het verwijderen van ammonium een ​​cruciaal onderdeel is van de rioolwaterzuivering, de onderzoekers wilden begrijpen wat er achter het proces zat, genaamd Femmox. In hun eerste onderzoek in 2013 Jaffe en collega-onderzoekers verwijderden grondmonsters uit het Assunpink-wetland buiten Trenton. Ze kweekten de monsters in het laboratorium met het oog op het identificeren van de micro-organismen die verantwoordelijk zijn voor het Feammox-proces. De onderzoekers ontdekten dat de Feammox-reactie plaatsvond in aanwezigheid van Acidimicrobium A6, maar het vergde verscheidene jaren van nauwgezet werk om dit organisme te isoleren en het als een zuivere cultuur te laten groeien.

Een uitdaging bij het werken met Acidimicrobium A6 is de vraag van de bacterie naar ijzer, zowel om te groeien als om verbindingen zoals ammonium te elimineren. Jaffe, samen met afgestudeerde studenten Weitao Shuai en Melany Ruiz, nu postdoctoraal onderzoeker bij Rutgers, bepaald dat ze een elektrische anode konden vervangen voor het ijzer in laboratoriumreactoren. Hierdoor konden de onderzoekers deze bacteriën gemakkelijker kweken en ermee werken; het bood ook een mogelijke manier om reactoren te ontwikkelen voor sanering in afwezigheid van ijzer.

Toen ze het Acidimicrobium A6-genoom bepaalden, de onderzoekers merkten bepaalde kenmerken op die de mogelijkheid openden dat de bacterie effectief zou kunnen zijn in het verwijderen van PFAS.

"We wisten dat dit een grote milieu-uitdaging was, om een ​​organisme te vinden dat deze geperfluoreerde organische stoffen zou kunnen afbreken, ' zei Jaffe.

Om hun hypothese te testen, de onderzoekers verzegelden monsters van Acidimicrobium A6 in laboratoriumcontainers en testten vervolgens het vermogen van de bacteriën om de verbindingen af ​​​​te breken in laboratoriumreactoren.

Na 100 dagen, de onderzoekers stopten de test en stelden vast dat de bacteriën 60 procent van de verontreinigingen hadden verwijderd en daarbij een equivalente hoeveelheid fluoride hadden afgegeven. Jaffe zei dat de periode van 100 dagen een willekeurige lengte was die voor het experiment was gekozen, en dat langere incubaties kunnen resulteren in meer PFAS-verwijdering. De onderzoekers zijn ook van plan om de omstandigheden in de reactor te variëren om de optimale omstandigheden voor PFAS-verwijdering te vinden.

Acidimicrobium A6 gedijt goed in zuurstofarme omstandigheden, waardoor het bijzonder effectief is voor bodem- en grondwatersanering en het kan functioneren zonder dure beluchting. Echter, deze bacteriën hebben ook ijzer en zure bodemgesteldheid nodig. Jaffe zei dat dit hun inzet zou kunnen beperken. maar door de bodemgesteldheid aan te passen, kunnen de bacteriën ook functioneren in gebieden die van nature niet aan deze vereisten voldoen. Gelet op eerder werk over ammoniumreductie door Acidimicrobium A6 in bodemkolommen, aangelegde moerassen, en de elektrochemische reactoren, Jaffe zei dat de onderzoekers denken dat dit ook kan worden gedaan voor PFAS-sanering.

Jaffe zei dat de onderzoekers ook samenwerken met Mohammad R. Seyedsayamdost, een universitair hoofddocent scheikunde, en collega's op de afdeling chemie om de enzymen die betrokken zijn bij het defluoreringsproces beter te begrijpen. Het karakteriseren van die enzymen kan inzichten opleveren die de effectiviteit van sanering vergroten.