دانشمندان روش جدیدی برای تجزیه مواد شیمیایی مضر موسوم به «مواد شیمیایی ابدی» (forever chemicals) کشف کردهاند. این مواد در اثر قرار گرفتن در معرض یک ماده فعالشونده با نور خورشید، به فلوئوراید تبدیل میشوند.
مواد پرفلوئوروالکیل و پلیفلوئوروالکیل (PFAS) در بسیاری از محصولات خانگی مانند ظروف نچسب، لوازم آرایشی، نخ دندان و لباسهای ضدآب یافت میشوند. این مواد به دلیل مقاومت بالا و پایداری زیاد، هزاران سال طول میکشد تا تجزیه شوند و همین امر باعث انباشته شدن آنها در محیط زیست و بدن انسان میشود.
از دهه ۱۹۴۰، مواد PFAS به دلیل خاصیت نچسب خود مورد استفاده قرار گرفتهاند، اما امروزه با عوارض بسیاری برای سلامتی از جمله افزایش خطر بیماریهای خودایمنی، اختلالات رشدی، کاهش باروری و سرطان در انسان مرتبط هستند. این مسئله منجر به ممنوعیت برخی از انواع PFAS شده است. با این حال، با تولید نزدیک به ۱۵,۰۰۰ نوع مختلف از این مواد، تقریباً ۹۸ درصد از مردم ایالات متحده این مواد شیمیایی را در خون خود دارند.
تخریب مواد شیمیایی ابدی
اکنون، تیمی از محققان راهی برای تجزیه این مواد شیمیایی پیدا کردهاند. این روش، مواد PFAS را به اجزای کوچکتری تبدیل میکند که یکی از آنها فلوئوراید است. فلوئوراید در دوزهای پایین بیضرر است. یافتههای این پژوهش در ۲۵ جولای در مجله Small منتشر شده است.
کامرون شیرر، دانشمند مواد در دانشگاه آدلاید استرالیا و محقق اصلی این پژوهش، در بیانیهای گفت: «آلودگی به PFAS همچنان یک خطر جهانی برای سلامتی به شمار میرود و این پژوهش گامی حیاتی به سوی جوامع ایمنتر و اکوسیستمهای پاکتر است.»
مقاومت PFAS به دلیل پیوندهای شیمیایی قوی آنها است. این مواد از یک سر (اغلب شامل مولکولهای اکسیژن باردار) و یک دم متشکل از اتمهای کربن و فلوئور تشکیل شدهاند. برای تجزیه PFAS، این پیوند باید شکسته شود، اما این فرایند با روشهای سنتی بسیار دشوار است. شیرر در ادامه توضیح داد: «بسیاری از آلایندههای آب با اضافه کردن یک ماده شیمیایی واکنشدهنده که به کربن متصل میشود، تجزیه میشوند. با این حال، در مولکولهای PFAS، اتمهای کربن به شکلی محافظت شدهاند که این فرایند را تقریباً غیرممکن میکند.»
در سالهای اخیر، پژوهشگران روشهایی را برای تجزیه PFAS با استفاده از موادی به نام فوتوکاتالیستها (photocatalysts) توسعه دادهاند. این مواد با جذب نور، سرعت واکنشهای شیمیایی را افزایش میدهند. دانشمندان در این پژوهش جدید از ماده فوتوکاتالیستی به نام کادمیم ایندیم سولفید استفاده کردند. این ماده به دلیل تواناییاش در آزادسازی گونههای فعال اکسیژن (رادیکالهای آزاد) پس از قرار گرفتن در معرض نور مرئی، شناخته شده است.
پس از ترکیب این ماده با یکی از انواع رایج PFAS به نام پرفلوئوروکتان سولفونات (PFOS)، محققان مشاهده کردند که فوتوکاتالیست با جذب نور، رادیکالهای آزادی تولید میکند که به اتمهای فلوئور در پیوند حمله میکنند.
تحت شرایط بهینه، این فرایند منجر به «تجزیه کامل» حدود ۹۹ درصد از مولکولهای PFOS شد. به گفته دانشمندان، محصولات جانبی این فرایند را میتوان برای ساخت موادی مانند خمیر دندان و افزودنیهای کود استفاده کرد.
شیرر افزود: «موادی که ما در پژوهش خود توسعه دادهایم، میتوانند به عنوان بخشی از زنجیره تصفیه PFAS استفاده شوند. در این فرایند، ابتدا PFAS در آب جذب و متمرکز میشود، سپس با قرار گرفتن در معرض مواد فعالشونده با نور، تجزیه میگردد. ما قصد داریم این پژوهش را با کار مداوم برای بهبود پایداری مواد ادامه دهیم تا بتوان آنها را در سیستمهای بزرگتر به کار برد.»
منبع: livescience