Gli ingegneri dell'Università della California Riverside sono i primi a segnalare la rottura selettiva di una classe particolarmente ostinata di PFAS, chiamata acidi carbossilici fluorurati (FCA), da parte di microrganismi comuni.

In condizioni anaerobiche, un doppio legame carbonio-carbonio è fondamentale per rompere il legame ultra-forte carbonio-fluoro da parte delle comunità microbiche. Sebbene la rottura del legame carbonio-carbonio non degradi completamente la molecola, i prodotti risultanti potrebbero essere trasmessi ad altri microrganismi per la defluorurazione in condizioni aerobiche.

Il risultato si basa sul lavoro precedente degli stessi ricercatori, che sono stati i primi a riportare il successo della defluorurazione microbica di una struttura PFAS completamente fluorurata sostituendo i legami carbonio-fluoro con legami carbonio-idrogeno.

Le sostanze per e polifluoroalchiliche, o PFAS, sono un gruppo di oltre 9.000 sostanze chimiche utilizzate in innumerevoli processi industriali e prodotti commerciali dagli anni '40. Di conseguenza, i PFAS sono entrati nel ciclo dell'acqua e ora si trovano praticamente in ogni fonte d'acqua. Queste sostanze chimiche contengono un legame tra fluoro e atomi di carbonio che è il legame singolo più forte conosciuto, rendendo il PFAS non biodegradabile e resistente ai metodi convenzionali di trattamento dell'acqua. Finiscono nei tessuti degli organismi, compreso l'uomo, dove sono stati associati ad alcuni tipi di cancro, problemi alla tiroide e al fegato e probabilmente altri problemi di salute che sono ancora poco conosciuti.

In un articolo precedente, Yujie Men, assistente professore di ingegneria chimica e ambientale, e i suoi colleghi hanno riferito di aver utilizzato comunità microbiche anaerobiche spesso utilizzate per la declorazione per degradare due PFAS specifici, inclusa una struttura completamente fluorurata (perfluorurata).

Il nuovo documento porta questa ricerca un ulteriore passo avanti, mostrando che il punto di ingresso per i microbi anaerobici era un doppio legame tra atomi di carbonio situati accanto al gruppo carbossilico delle molecole FCA. I rami di trifluorometile sul doppio legame potrebbero migliorare ulteriormente la biodegradabilità.

I microbi in grado di eseguire questo tipo di defluorazione non sono rari. Utilizzando i fanghi attivi, comunità microbiche comunemente utilizzate negli impianti di trattamento delle acque reflue per abbattere e rimuovere la materia organica, e una condizione anaerobica, i ricercatori hanno ripetuto con successo il loro precedente esperimento con PFAS strutturalmente più simili.

"Attualmente i biocatalizzatori che possono eseguire la defluorurazione di composti perfluorurati come il PFOA sono molto rari. Sappiamo ancora molto poco su quali microbi o enzimi possono eseguire la defluorurazione del PFAS in generale e come", ha affermato Men. "Il nostro lavoro è all'avanguardia nella ricerca di queste informazioni."

Anche quando gli scienziati trovano il modo di rompere il legame iniziale carbonio-fluoro nei composti perfluorurati, il loro lavoro non è finito perché le molecole sono probabilmente scomposte in altre molecole che potrebbero anche essere dannose. La corretta bonifica degli ambienti contaminati da PFAS richiede la rottura iniziale della molecola madre di PFAS, seguita dalla completa degradazione delle molecole secondarie.

Uno studio recente del gruppo Men ha dimostrato che le comunità di fanghi attivi sono state in grado di degradare completamente la molecola secondaria dalla degradazione chimica di un tipo di sostanza chimica perfluorurata attraverso un processo noto come cometabolismo. Il loro nuovo studio implica inoltre che semplicemente attraverso la cooperazione tra diversi gruppi microbici, come batteri anaerobici e aerobici, si potrebbe ottenere una defluorazione più profonda anche per alcune sostanze chimiche perfluorurate. + Esplora ulteriormente

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