Nieuwe methode voor afbraak van PFAS vraagt weinig energie

PFAS worden "forever chemicals" genoemd vanwege hun chemische stabiliteit en alomtegenwoordigheid in het milieu. De klasse van duizenden chemische stoffen komt voor in allerhande producten voor dagelijks gebruik en voor de industrie, van middelen om schoenen waterdicht te maken tot brandblusschuim.

Tegenwoordig komen ze ongeveer overal ter wereld in het milieu voor, en verontreinigen ze drinkwater, bodem en landbouwproducten. Chronische blootstelling aan de stoffen - zelfs in lage concentraties – is slecht voor de gezondheid en kan schildklierziektes, leverschade en verschillende vormen van kanker veroorzaken.

Omdat de koolstof-fluorverbindingen in PFAS opmerkelijk sterk zijn, vormt de afbraak van de moleculen een grote uitdaging. De huidige methoden zijn agressief, energie-intensief en duur. Ze omvatten onder meer verbranding bij extreem hoge temperaturen, ultrasoonbehandeling en ultraviolete straling.

Lage temperaturen

Brittany Trang en collega's presenteren in hun publicatie een nieuwe, energiezuinige defluorinatieroute van PFAS die carbonzuur bevatten (PFCA's) in een natriumhydroxidemedium. Zij ontdekten dat decarboxylering van de zuurgroep van de verbinding in mengsels van water en het dipolaire aprotische oplosmiddel dimethylsulfoxide PFCA's afbreekt in koolstofdioxide en reactieve perfluoralkylion-tussenproducten. Die laatste kunnen snel afbreken tot goedaardige niet-organische fluoride-ionen.

Volgens hun bevindingen wordt perfluoroctaanzuur zo volledig afgebroken bij relatief lage temperaturen van 80 tot 120°C. Er vindt meer dan 90% defluorering plaats en er worden weinig fluorkoolwaterstoffen als bijproduct gevormd tijdens de reactie.

De auteurs gebruikten modelanalyses en experimenten om het afbraakproces en de mechanismen die de mineralisatie van PFCA veroorzaken te begrijpen. Ze ontkrachtten zo de gangbare theorie dat de afbraak van PFAS koolstofatoom voor koolstofatoom gebeurt, waarbij er telkens kortere PFAS ontstaan. Zij vonden daarentegen dat de perfluoralkylanionen reageerden op het medium.

De onderzoekers hopen dat de belangrijke informatie hun studie opleverde, de ontwikkeling van industriële afbraakprocessen voor PFAS zal versnellen, temeer omdat het proces weinig energie vraagt en tamelijk goedkoop is.