Zespół zespołu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside odkrył bakterie rozkładające „wieczne chemikalia” w wodzie, co potencjalnie prowadzi do opłacalnych rozwiązań w zakresie uzdatniania wody
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside odkryli specyficzną bakterię gatunek zdolne do degradacji niektórych PFAS, czyli „wiecznych substancji chemicznych”, oferując potencjalnie tanie rozwiązanie do uzdatniania zanieczyszczonej wody. Mikroorganizmy te należą do rodzaju Acetobacterium i powszechnie występują w środowiskach ściekowych na całym świecie.
PFAS, czyli substancje per- i polifluoroalkilowe, nazywane są „wiecznymi chemikaliami” ze względu na ich niezwykle silne wiązania chemiczne węgiel-fluor, dzięki którym są trwałe w środowisku. Jak podają w czasopiśmie, mikroorganizmy odkryte przez naukowców z UCR i ich współpracowników mogą rozszczepiać uporczywe wiązania fluoru z węglem Postęp nauki.
„To pierwsze odkrycie bakterii zdolnej do redukcyjnej defluorowacji struktur PFAS” – powiedziała Yujie Men, autorka badania i profesor nadzwyczajny w Bourns College of Engineering na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Środowiska na Uniwersytecie UCR.
Men przestrzegł jednak, że bakterie były skuteczne tylko w przypadku nienasyconych związków PFAS, które w swojej strukturze chemicznej mają podwójne wiązania węgiel-węgiel.
Działanie enzymatyczne na PFAS
Co ważne, naukowcy zidentyfikowali także specyficzne enzymy tych bakterii niezbędne do rozszczepiania wiązań węgiel-fluor. Odkrycie to otwiera bioinżynierom drzwi do udoskonalenia tych enzymów, tak aby mogły być skuteczne w przypadku innych związków PFAS. (Enzymy to białka, które działają jak katalizatory reakcji biochemicznych.)
„Jeśli zrozumiemy mechanizm, być może uda nam się znaleźć podobne enzymy w oparciu o zidentyfikowane cechy molekularne i wybrać bardziej skuteczne” – powiedział Men. „Ponadto, jeśli uda nam się zaprojektować nowy enzym lub zmodyfikować ten znany enzym w oparciu o wiedzę mechanistyczną, moglibyśmy zwiększyć jego wydajność i pracować z szerszą gamą cząsteczek PFAS”.
Rozszerzanie możliwości biodegradacji
W zeszłym roku Men opublikował artykuł, w którym zidentyfikował inne mikroorganizmy rozszczepiające wiązanie węgiel-chlor w chlorowanych związkach PFAS, co powoduje znaczną samoistną defluorowację i niszczy tę grupę substancji zanieczyszczających. Najnowsze odkrycie znacznie zwiększa liczbę związków PFAS, które można zniszczyć biologicznie.
Stosowanie bakterii do oczyszczania wód gruntowych jest opłacalne, ponieważ mikroorganizmy niszczą zanieczyszczenia, zanim woda dotrze do studni. Proces polega na wstrzykiwaniu do wód gruntowych preferowanych gatunków bakterii wraz z substancjami odżywczymi w celu zwiększenia ich liczebności.
Kontekst regulacyjny i konsumencki
Ponieważ związki PFAS są powiązane z rakiem i innymi schorzeniami ludzkimi, amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) na początku tego roku nałożyła ograniczenia dotyczące jakości wody, które ograniczają zawartość niektórych substancji chemicznych do zaledwie czterech części na bilion w wodzie kranowej w kraju, zachęcając dostawców wody aby znaleźć rozwiązania do czyszczenia PFAS.
Związki PFAS weszły do powszechnego stosowania w tysiącach produktów konsumenckich począwszy od lat czterdziestych XX wieku ze względu na ich odporność na ciepło, wodę i lipidy. Przykłady produktów zawierających PFAS obejmują pianki gaśnicze, odporne na tłuszcz opakowania papierowe i pojemniki, takie jak torebki na popcorn do kuchenki mikrofalowej, pudełka po pizzy i opakowania po cukierkach; także środki odplamiające i wodoodporne stosowane do dywanów, tapicerki, odzieży i innych tkanin; według EPA.
Odniesienie: „Systemy bifurkacji elektronów i wypływu fluoru zaangażowane w defluorowanie perfluorowanych nienasyconych kwasów karboksylowych przez Acetobacterium spp” autorstwa Yaochun Yu, Fengjun Xu, Weiyang Zhao, Calvin Thoma, Shun Che, Jack E. Richman, Bosen Jin, Yiwen Zhu, Yue Xing , Lawrence Wackett i Yujie Men, 17 lipca 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.ado2957
