Perfluoralkilne supstance (PFAS) su veoma raznovrsne hemikalije. Ovi organski molekuli koji sadrže fluor su razlog zašto kapi kiše jednostavno klize sa jakni na otvorenom. Koriste se u premazi otpornoj na masnoću papirne ambalaže za hranu i ključni su sastojci pene za gašenje požara i zaštitne opreme koju nose vatrogasci. PFAS su prvi put uvedeni 1940-ih i od tada je broj proizvoda i oblasti u kojima se koriste astronomski porastao.
I tu leži problem. Pošto su toliko inertne i ne postoje prirodni putevi kojima se mogu razgraditi, ove veoma postojane hemikalije se akumuliraju u prirodnom okruženju – što predstavlja problem za ljudsko zdravlje i životnu sredinu.
PFAS su sada otkriveni širom planete: u vodi, zemljištu i vazduhu, u biljkama, životinjama i – na kraju lanca ishrane – i kod ljudi. Još uvek nije jasno koliki zdravstveni rizik predstavljaju ove hemikalije. Inicijalne laboratorijske studije na životinjama pokazale su da PFAS može narušiti reproduktivno zdravlje. Ono što je jasno je da ova sintetička jedinjenja ne pripadaju prirodnom okruženju, a svakako ne živim organizmima. Stoga ima smisla pronaći načine da pokušate da smanjite nivoe kontaminacije PFAS u životnoj sredini.
Ali sanacija PFAS-a je i složena i izazovna, a korišćeni procesi sami po sebi mogu imati štetan uticaj na životnu sredinu i klimu. I pre nego što se mogu ukloniti, PFAS moraju biti otkriveni. Detekcija nije nimalo lakša činjenicom da su za veliki efekat potrebne samo male količine PFAS (npr. ultra tanki premazi u ambalaži za hranu).
Konvencionalno, PFAS se uklanja iz vode filtriranjem pomoću posebnih membrana ili jeftinih adsorbenata aktivnog uglja. Međutim, vraćanje PFAS-a iz ovih sistema filtera tako da se oni mogu trajno uništiti ili zahteva upotrebu oštrih hemijskih uslova ili spaljivanje.
Barem je tako bilo do sada. Tim istraživača na čelu sa Markusom Galleijem, profesorom hemije polimera na Univerzitetu Saarland, profesorom Ksiao Suom sa Univerziteta Ilinois Urbana-Champaign, i njihovim doktorantima Frankom Hartmannom (Saarland) i Paolom Baldaguez (Illinois) razvili su novu elektrohemijsku metodu koji mogu da uklone PFAS hemikalije iz vode i zatim ih ponovo efikasno otpuste za uništavanje.
Ova nova PFAS platforma za sanaciju omogućava da se ovi fluorisani zagađivači sakupljaju, identifikuju i zatim unište bez potrebe za spaljivanjem filtera. Istraživanje je objavljeno u časopisu ACS Applied Materials & Interfaces.
U metodi koju je razvio istraživački tim, centralnu ulogu imaju polimeri koji sadrže metal poznati kao metaloceni. Metaloceni su prvi put došli na scenu 1951. godine otkrićem molekula ferocena koji sadrži gvožđe. Od tada su prijavljeni mnogi drugi metaloceni. Frank Hartmann, Markus Gallei i njihov međunarodni tim otkrili su da su elektrode funkcionalizovane ferocenom ili — još efikasnije — sa kobaltocenom koji je sintetizovao Frank Hartmann, u stanju da uklone čak i male količine PFAS molekula iz vode.
Ali pravi ključ leži u činjenici da ako se napon primeni na metalopolimere ferocena ili kobaltocena, oni mogu ‘promeniti’ svoje električno stanje i osloboditi prethodno uhvaćene molekule PFAS. „A kobalt je znatno bolji u tome od gvožđa“, primetio je Frenk Hartman.
„Pronašli smo način na koji se PFAS može efikasno ukloniti iz vode, a zatim ponovo osloboditi, efikasno regenerišući elektrodu za dalju upotrebu. Za razliku od filtera sa aktivnim ugljem, koji moram da uništim kada postane zasićen PFAS molekulima, ja sam mogu da menjam metalocene hiljadu puta, ako želim“, rekao je Markus Galei, sumirajući značaj istraživačkog rada.
Nakon što su postavili temelje, Frank Hartmann, Markus Gallei i njihove kolege na Univerzitetu u Ilinoisu sada žele da unaprede razvoj kako bi olakšali uklanjanje ovih veoma upornih zagađivača iz naših reka i okeana.
