Звичайні дешеві реактиви можуть зруйнувати деякі «вічні хімікати». ПФАР зазвичай не розкладаються, але луг і диметилсульфоксид допомагають розірвати деякі їх атомні зв’язки
Свого роду «вічні хімікати», які використовуються в таких речах, як водостійкий одяг, важко піддається деградації. Але новий метод із застосуванням тепла, лугу та диметилсульфоксиду, здатний руйнувати міцні атомні зв’язки.
Перфторалкільні та поліфторалкільні речовини, також відомі як ПФАР, містяться в антипригарних покриттях, водовідштовхувальних тканинах і харчових упаковках, і вони широко поширені в навколишньому середовищі. Їх назавжди прозвали “вічними хімікатами” за їхню здатність залишатися й не руйнуватися. Частково це тому, що ПФАР мають надміцний зв’язок між атомами вуглецю та фтору. Тепер, використовуючи нагрів та дві відносно поширені сполуки, дослідники деградували один основний тип хімікату, повідомляє команда в Science від 19 серпня. Ця робота може допомогти прокласти шлях для процесу комерційного розщеплення хімічних речовин, наприклад, шляхом очищення стічних вод.
«Фундаментальні знання про те, як розкладаються матеріали, — це найважливіша річ, отримана в результаті цього дослідження», — сказав хімік-органік Вільям Діхтель на прес-конференції 16 серпня.
Хоча на сьогодні, деякі вчені знайшли відносно прості способи розщеплення ПФАР, більшість методів деградації вимагають жорстких та енергоємних процесів із застосуванням сильного тиску — у деяких випадках понад 22 мегапаскаль — або надзвичайно високих температур — іноді понад 1000⁰ Цельсія — для розщеплення стійких хімічних речовин.
Діхтель з Північно-Західного університету в Еванстоні, штат Іллінойс, і його команда експериментували з двома речовинами, які можна знайти майже в кожній хімічній лабораторії: гідроксид натрію, також відомий як луг, і розчинник під назвою диметилсульфоксид, або ДМСО. Команда спеціально працювала з групою речовин, які містять карбонову кислоту та становлять великий відсоток усіх ПФАР. Деякі з цих хімікатів містяться у водонепроникному одязі.
Коли команда поєднала ПФАР з лугом і ДМСО при 120°C і без додаткового тиску, карбонова кислота відпала від хімічної речовини і перетворилася на вуглекислий газ у процесі, який називається декарбоксилюванням. Те, що сталося далі, було неочікуваним, сказав Діхтель. Втрата кислоти призвела до процесу, в результаті якого «вся молекула розвалилася на частини в результаті складних реакцій». Цей метод включав кроки, які розщеплювали решту хімічної речовини на іони фтору та менші вуглецеві продукти, не залишаючи практично жодних шкідливих побічних продуктів.
«Це чудовий метод, він відрізняється від інших, які випробували», — каже Кріс Сейлз, інженер-еколог з Університету Дрекселя у Філадельфії.
«Найголовніше питання полягає в тому, як це можна адаптувати та розширити?»
За словами команди Діхтеля, розуміння цього механізму є лише одним із кроків до знищення стійких хімічних речовин. Потрібні додаткові дослідження: існують інші класи ПФАР, які потребують конкретних рішень. Цей процес не спрацює для боротьби з ПФАР у навколишньому середовищі, оскільки для цього потрібні концентровані речовини. Але одного разу його можна буде використовувати на очисних спорудах, де забруднюючі речовини можна буде відфільтрувати з води, сконцентрувати та потім зруйнувати.
Першоджерело: https://www.sciencenews.org/article/pfas-forever-chemicals-degrade-lye-chemistry
B. Trang et al. Low-temperature mineralization of perfluorocarboxylic acids. Science. Vol. 377, August 19, 2022, p. 839. doi: 10.1126/science.abm7649.