Jak długo chemikalia naprawdę muszą działać? Andrew Brookesa za pośrednictwem Getty Images
Chemikalia PFAS początkowo wydawały się dobrym pomysłem. Jak Teflon, ułatwili czyszczenie garnków począwszy od lat czterdziestych XX wieku. Sprawili, że kurtki były wodoodporne, a dywany plamoodporne. Opakowania po jedzeniu, piana gaśnicza, a nawet makijaż wydawały się lepsze z substancjami perfluoroalkilowymi i polifluoroalkilowymi.
Następnie testy zaczęły wykrywać PFAS we krwi ludzi.
Obecnie PFAS są wszechobecne w glebie, kurzu i wodzie pitnej na całym świecie. Badania sugerują, że są w środku 98% ciał Amerykanów, gdzie byli związane z problemami zdrowotnymi w tym choroby tarczycy, uszkodzenia wątroby oraz raka nerek i jąder. Są teraz ponad 9,000 typów z PFAS. Są często określane jako „wieczne chemikalia”, ponieważ mają te same właściwości, które czynią je tak użytecznymi upewnij się, że nie rozkładają się w naturze.
W obliczu procesów sądowych dotyczących zanieczyszczenia PFAS gigant przemysłowy 3M, który od dziesięcioleci wytwarza PFAS do wielu zastosowań, ogłosił ugodę w wysokości 10.3 mld USD z publicznymi dostawcami wody w dniu 22 czerwca 2023 r., aby pomóc w opłaceniu badań i leczenia. Firma nie ponosi odpowiedzialności w ugodzie, która wymaga zgody sądu. Sprzątanie może kosztować wielokrotnie tę kwotę.
Ale jak uchwycić i zniszczyć wieczną substancję chemiczną?
Biochemik A.Daniela Jonesa i gleboznawca Hui Li pracował nad rozwiązaniami PFAS na Uniwersytecie Stanowym Michigan i wyjaśnił obiecujące techniki, które są obecnie testowane.
W jaki sposób PFAS przedostają się z produktów codziennego użytku do wody, gleby i ostatecznie do ludzi?
Istnieją dwie główne drogi narażenia ludzi na PFAS – woda pitna i spożycie żywności.
PFAS mogą przedostawać się do gleby poprzez nawożenie biosolidami, czyli osadami z oczyszczania ścieków, oraz mogą być wypłukiwane ze składowisk. Jeśli są zanieczyszczone biosolidy stosowany na polach uprawnych jako nawóz, PFAS mogą dostać się do wody oraz do upraw i warzyw.
Na przykład zwierzęta gospodarskie mogą spożywać PFAS poprzez rośliny, które jedzą i wodę, którą piją. Były przypadków zgłoszonych w Michigan, Maine i Nowy Meksyk podwyższonego poziomu PFAS u krów wołowych i mlecznych. Nadal nie wiadomo, jak duże jest potencjalne ryzyko dla ludzi w dużej mierze nieznane.
Na farmie w Maine znaleziono krowy z wysokim poziomem PFAS. Adam Glanzman/Bloomberg za pośrednictwem Getty Images
Naukowcy z naszej grupy badawczej na Michigan State University pracują nad materiałami dodanymi do gleby, które mogłyby uniemożliwić roślinom pobieranie PFAS, ale pozostawiłyby PFAS w glebie.
Problem polega na tym, że te chemikalia są wszędzie i tak jest żaden naturalny proces w wodzie lub glebie skutecznie je rozkładają. Wiele produktów konsumenckich zawiera PFAS, w tym produkty do makijażu, nici dentystyczne, struny do gitary i wosk do nart.
W jaki sposób projekty naprawcze usuwają teraz zanieczyszczenie PFAS?
Istnieją metody filtrowania ich z wody. Chemikalia przylgną na przykład do węgla aktywnego. Ale te metody są drogie w przypadku projektów na dużą skalę i nadal trzeba pozbyć się chemikaliów.
Na przykład w pobliżu byłej bazy wojskowej w pobliżu Sacramento w Kalifornii znajduje się ogromny zbiornik z węglem aktywnym około 1,500 galonów zanieczyszczonej wody gruntowej na minutę, filtruje ją, a następnie pompuje pod ziemię. Ten projekt rekultywacji kosztuje ponad $ 3 milionów, ale zapobiega przedostawaniu się PFAS do wody pitnej, z której korzysta społeczność.
Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska ma zaproponował ustanowienie prawnie wiążących przepisów dla maksymalnych poziomów sześciu chemikaliów PFAS w publicznych systemach wody pitnej. Dwie z tych chemikaliów, PFOA i PFOS, zostałyby uznane za indywidualne niebezpieczne chemikalia, a działania regulacyjne byłyby egzekwowane, gdy poziomy którejkolwiek z nich przekraczają 4 części na bilion, czyli znacznie mniej niż poprzednie wytyczne.
Filtrowanie to tylko jeden krok. Po wychwyceniu PFAS musisz pozbyć się węgli aktywnych obciążonych PFAS, a PFAS nadal się porusza. Jeśli zakopiesz zanieczyszczone materiały na wysypisku śmieci lub w innym miejscu, PFAS w końcu wypłynie. Dlatego znalezienie sposobów na jej zniszczenie jest niezbędne.
Jakie są najbardziej obiecujące metody, które naukowcy odkryli w celu rozbicia PFAS?
Najczęstszą metodą niszczenia PFAS jest spalanie, ale większość PFAS jest wyjątkowo odporna na spalenie. Dlatego są w piankach gaśniczych.
PFAS mają wiele atomy fluoru przyłączone do atomu węgla, a wiązanie między węglem i fluorem jest jednym z najsilniejszych. Zwykle, aby coś spalić, trzeba zerwać wiązanie, ale fluor jest odporny na zerwanie z węglem. Większość PFAS ulegnie całkowitemu rozkładowi w temperaturach spalania ok Stopni Celsjusza 1,500 (2,730 stopni Fahrenheita), ale jest energochłonny i brakuje odpowiednich spalarni.
Istnieje kilka innych technik eksperymentalnych, które są obiecujące, ale nie zostały przeskalowane w celu leczenia dużych ilości chemikaliów.
Grupa w Battelle rozwinęła się utlenianie wody w stanie nadkrytycznym zniszczyć PFAS. Wysokie temperatury i ciśnienia zmieniają stan wody, przyspieszając chemię w sposób, który może zniszczyć niebezpieczne substancje. Zwiększenie skali pozostaje jednak wyzwaniem.
Inni są pracy z reaktory plazmowe, które wykorzystują wodę, elektryczność i argon do rozkładania PFAS. Są szybkie, ale też niełatwe do skalowania.
Co prawdopodobnie zobaczymy w przyszłości?
Wiele będzie zależeć od tego, czego dowiemy się o tym, skąd przede wszystkim pochodzi narażenie ludzi na PFAS.
Jeśli narażenie pochodzi głównie z wody pitnej, istnieje więcej metod z potencjałem. Możliwe, że ostatecznie można go zniszczyć na poziomie gospodarstwa domowego metodami elektrochemicznymi, ale istnieją również potencjalne zagrożenia, które należy zrozumieć, takie jak przekształcanie powszechnych substancji, takich jak chlorek, w bardziej toksyczne produkty uboczne.
Wielkim wyzwaniem związanym z rekultywacją jest upewnienie się, że nie pogarszamy problemu, uwalniając inne gazy lub tworząc szkodliwe chemikalia. Ludzie od dawna próbują rozwiązywać problemy i pogarszać sytuację. Doskonałym przykładem są lodówki. Freon, chlorofluorowęglowodór, był rozwiązaniem zastępującym toksyczny i łatwopalny amoniak w lodówkach, ale potem spowodowało zubożenie warstwy ozonowej w stratosferze. Został zastąpiony wodorofluorowęglowodorami, które teraz przyczynić się do zmiany klimatu.
Jeśli jest jakaś lekcja do nauczenia się, to taka, że musimy przemyśleć cały cykl życia produktów. Jak długo naprawdę potrzebujemy chemikaliów, aby przetrwać?
O autorze
A.Daniela Jonesa, profesor biochemii, Michigan State University i Hui Li, profesor chemii środowiska i gleby, Michigan State University
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Książki o środowisku z listy bestsellerów Amazon
"Cicha wiosna"
autorstwa Rachel Carson
Ta klasyczna książka jest kamieniem milowym w historii ekologii, zwracającym uwagę na szkodliwe działanie pestycydów i ich wpływ na świat przyrody. Praca Carsona pomogła zainspirować nowoczesny ruch ekologiczny i pozostaje aktualna dzisiaj, gdy nadal zmagamy się z wyzwaniami zdrowia środowiskowego.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Ziemia niezdatna do zamieszkania: życie po ociepleniu”
David Wallace-Wells
W tej książce David Wallace-Wells ostrzega przed niszczycielskimi skutkami zmian klimatu i pilną potrzebą rozwiązania tego globalnego kryzysu. Książka opiera się na badaniach naukowych i rzeczywistych przykładach, aby zapewnić otrzeźwiające spojrzenie na przyszłość, przed którą staniemy, jeśli nie podejmiemy działań.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Sekretne życie drzew: co czują, jak się komunikują? Odkrycia z sekretnego świata”
przez Petera Wohllebena
W tej książce Peter Wohlleben bada fascynujący świat drzew i ich rolę w ekosystemie. Książka opiera się na badaniach naukowych i własnych doświadczeniach Wohllebena jako leśnika, aby zaoferować wgląd w złożone sposoby, w jakie drzewa wchodzą w interakcje ze sobą i ze światem przyrody.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Nasz dom się pali: sceny z rodziny i planety w kryzysie”
autorstwa Grety Thunberg, Svante Thunberg i Maleny Ernman
W tej książce aktywistka klimatyczna Greta Thunberg i jej rodzina przedstawiają osobistą relację ze swojej podróży mającej na celu podniesienie świadomości na temat pilnej potrzeby zajęcia się zmianami klimatycznymi. Książka stanowi mocny i poruszający opis wyzwań, przed którymi stoimy, oraz potrzeby działania.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
„Szóste wymieranie: nienaturalna historia”
Elżbieta Kolbert
W tej książce Elizabeth Kolbert bada trwające masowe wymieranie gatunków spowodowane działalnością człowieka, opierając się na badaniach naukowych i przykładach z rzeczywistego świata, aby zapewnić trzeźwe spojrzenie na wpływ działalności człowieka na świat przyrody. Książka zawiera przekonujące wezwanie do działania na rzecz ochrony różnorodności życia na Ziemi.
al
