Bakterie znajdujące się w ściekach, takich jak te przetwarzane w wielu nowoczesnych oczyszczalniach, mogą być wykorzystywane do rozkładania niektórych rodzajów PFAS, nazywanych czasem "wiecznymi chemikaliami".
Związki perfluoroalkilowe i polifluoroalkilowe (PFAS) to klasa syntetycznych chemikaliów szeroko stosowanych w powłokach i piankach odpornych na olej, ciepło i wodę. Istnieją tysiące rodzajów PFAS, z których kilka ma szkodliwy wpływ na zdrowie. Są również długotrwałym zanieczyszczeniem środowiska, bo zawarte w nich wiązania węgiel-fluor są wyjątkowo odporne.
Jednym ze sposobów radzenia sobie z tym zanieczyszczeniem byłoby zidentyfikowanie drobnoustrojów, które degradują wiązania węgiel-fluor. Takie bakterie są jednak rzadkie, bo w przyrodzie występuje niewiele substancji o takich wiązaniach.
Bakterie zjadają zanieczyszczenia
Zobacz również:
W poszukiwaniu takich drobnoustrojów Yujie Men z University of California w Riverside i jej współpracownicy zebrali osad z pobliskiej miejskiej oczyszczalni ścieków. Następnie do próbek osadu dodano trzy rodzaje PFAS, które miały niską, średnią i dużą liczbę wiązań węgiel-chlor, które są bardziej podatne na biodegradację niż wiązania fluorowe. Do mieszaniny dodali również metanol, który miał być pożywką dla drobnoustrojów. Mieszaninę podzielono na kilka grup, każdą poddając innemu poziomu natlenienia.
Po 84 dniach w warunkach niskiej zawartości tlenu 10 proc. wiązań fluoru w grupie o niskiej zawartości tlenu uległo degradacji, podobnie jak 20 proc. w grupie o średniej zawartości tlenu i około 80 procent w grupie o wysokiej zawartości tlenu. Kiedy osad został następnie wystawiony na działanie tlenu, co aktywowało bakterie tlenowe, pozostałe wiązania we wszystkich grupach uległy degradacji o kolejne 12 proc.
Naukowcy wyizolowali bakterie odpowiedzialne za rozkład cząsteczek w warunkach beztlenowych. Ich genomy były najbardziej podobne do Desulfovibrio aminophilus i Sporomusa sphaeroides, gatunków bakterii powszechnie występujących w środowisku wodnym.
Bakterie nie łamią bezpośrednio twardego wiązania węgiel-fluor. Zamiast tego rozszczepiają słabsze wiązania między węglem a chlorem. Następnie zastępują chlor grupą tlenu i wodoru, co destabilizuje cząsteczkę i zwiększa prawdopodobieństwo zerwania wiązania fluoru z węglem. To odkrycie daje nadzieję na rozwiązanie części problemu, niestety nie wszystkie PFAS zawierają chlor niezbędny do działania bakterii.
Samo zrozumienie tego, w jaki sposób te cząsteczki się rozkładają, może jednak pomóc naukowcom zaprojektować alternatywy dla PFAS, które łatwiej ulegają biodegradacji.
