Американские ученые разработали метод, позволяющий разлагать вредные и крайне устойчивые фторсодержащие вещества на безопасные соединения. Предложенный способ предлагает использовать низкие температуры и доступные реагенты, что позволит применять его достаточно широко. Исследование опубликовано в журнале Science.
Пер- и полифторалкильные соединения (PFAS) — это класс, состоящий из 12 тысяч синтетических веществ. Они активно применялись в промышленности начиная с 1940-х гг. PFAS очень токсичны даже в небольших дозах. Они могут вызывать бесплодие, дефекты развития у детей, повышают риск разных типов рака, снижают иммунитет. За последние 70 лет PFAS значительно загрязнили окружающую среду. Так, эти вещества содержатся в крови 97% населения США, а недавние исследования показали, что PFAS загрязнили большую часть водоемов и даже дождевую воду.
В настоящее время для удаления PFAS из воды их отфильтровывают, но пока остается непонятным, как их разлагать. Это трудно сделать, так как в этих соединениях содержится крайне прочная связь между углеродом и фтором. Ее можно разорвать только под действием очень высоких температур и давления либо с применением крайне энергоемких методов. Причем важно, чтобы, устраняя PFAS из воды, люди не загрязняли другие среды – например, воздух или почву. Учитывая устойчивость этих соединений, данный класс веществ даже называли «вечными» химикатами.
Американские ученые обратили внимание на то, что в PFAS можно выделить «хвост» — цепочку со связями углерод-фтор — и заряженную «голову», которая часто содержит атомы кислорода, известные своей реакционной способностью. Исследователи разработали метод, который позволяет разлагать PFAS, действуя как раз на слабое место молекулы — ее «голову». В этом методе вода с PFAS нагревается до 80-120 ℃, а в качестве реагентов используются диметилсульфоксид и гидроксид натрия. Сначала от молекулы отсоединяется «голова», а затем постепенно разлагается и «хвост». Квантово-химические симуляции показали, что при этом от «хвоста» отсоединяются короткие фрагменты по два-три атома углерода, а не по одному. В результате расщепления PFAS образуются фториды (самая безопасная форма существования фтора), углекислый газ и муравьиная кислота. Все эти вещества достаточно безвредны.
В данной работе ученые проверили свой метод на 10 перфторалкилкарбоновых кислотах и их эфирах. В их число вошла перфтороктановая кислота – одно из наиболее распространенных веществ, которые относятся к PFAS. Хотя в этом классе содержатся 12 тысяч соединений, ученые считают, что можно обнаружить слабые места и других молекул.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
