Gli scienziati hanno trovato un modo semplice per distruggere le "sostanze chimiche eterne" tossiche

May 28, 2024

I chimici hanno scoperto un modo semplice per eliminare alcuni tipi di PFAS, le sostanze chimiche tossiche rimaste dalla plastica.

Da oltre un secolo il nostro mondo è fatto di plastica. È presente ovunque, dalla schiuma antincendio alle bottiglie d'acqua alle padelle antiaderenti, offrendo prodotti convenienti che durano. Ma a lungo termine, la plastica rilascia sostanze chimiche pericolose, chiamate sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche (PFAS), che penetrano nel suolo e nelle acque sotterranee. Queste “sostanze chimiche per sempre” sono ovunque oggi: nelle nostre riserve di acqua potabile, nel nostro cibo, nell’aria e persino nei nostri corpi, dove possono portare a conseguenze indesiderate, tra cui cancro, problemi di sviluppo infantile e indebolimento del sistema immunitario.

Gli scienziati hanno lavorato su modi per distruggere le sostanze chimiche PFAS che permeano il nostro ambiente, ma non esiste un metodo semplice. Questo perché questi composti contrastanti non reagiscono a nulla, né agli agenti biologici né ad altri agenti chimici. Si attaccano solo l'uno all'altro e resistono alla rottura. I metodi attuali richiedono “condizioni molto dure per decomporre questi composti”, secondo i chimici della Northwestern University di Evanston, Illinois. Fino ad ora, non era chiaro come rompere questi legami PFAS.

Il recente lavoro di quel team, pubblicato sulla rivista Science il 18 agosto, dimostra che il potere ostinato delle obbligazioni PFAS può, in effetti, essere spezzato. Gli scienziati hanno scoperto un modo per disintegrare due forme concentrate e tossiche di PFAS in composti più piccoli e innocui che si decompongono. Utilizzando una temperatura bassa, un solvente e idrossido di sodio (la base di alcuni saponi), il metodo è semplice ed economico. Funziona per due principali categorie di PFAS che permeano oggi l'ambiente: l'acido perfluoroottanoico (PFOA) e uno dei suoi sostituti comuni, noto come GenX.

La tradizionale difficoltà nel distruggere un composto PFAS risiede nei suoi numerosi legami carbonio-fluoro, che i chimici organici conoscono come i legami più forti. Richiedono un calore immenso (circa 400 gradi Celsius) e una pressione per rompersi, il che può portare a casi di contaminazione dell'aria durante l'incenerimento, spiega William Dichtel, l'autore principale del nuovo studio, in un comunicato stampa. "Nello stato di New York, si è scoperto che un impianto che affermava di incenerire i PFAS rilasciava alcuni di questi composti nell'aria", afferma Dichtel, professore di chimica. "I composti sono stati emessi dalle ciminiere e nella comunità locale." E seppellire i PFAS non fa altro che contaminare l’ambiente dopo qualche decennio, aggiunge.

Non tutti i PFAS si decompongono in microplastiche, ma alcuni, come il fluoruro di polivinile (PVF) e il politetrafluoretilene (PTFE), lo fanno. Il PFAS viene utilizzato anche nei rivestimenti per tessuti sintetici e nella plastica che si scompone in microplastiche a base di fibre o particelle. Esploriamo la connessione.

Si scopre che i prodotti chimici PFAS hanno un punto debole: spesso includono atomi di ossigeno carichi a un'estremità delle loro molecole. Il team di Dichtel ha scelto un solvente insolito, il dimetilsolfossido, che ha permesso loro di riscaldare delicatamente il PFAS tra 80 e 120 gradi Celsius insieme all'idrossido di sodio, un tipico reagente che aiuta a provocare una reazione chimica. Il risultato fu una raffica di reazioni, a partire dalla caduta degli atomi di ossigeno carichi. Poi anche gli atomi di fluoro si staccarono, abbandonando i loro compagni di carbonio per formare fluoro, una forma sicura di fluoro. L’intero processo ha richiesto solo 12 ore, tempo in cui oltre il 90% delle sostanze chimiche PFAS sono state convertite in sottoprodotti sicuri del carbonio. Nel comunicato Dichtel ha definito il gruppo di atomi carichi il “tallone d'Achille” della molecola PFAS.

Nei precedenti tentativi di distruggere i PFAS, altri ricercatori hanno utilizzato temperature elevate, fino a 400 gradi Celsius. La nuova tecnica, basata su un reagente poco costoso e condizioni più blande, ha causato la caduta degli atomi di carbonio da due o tre atomi alla volta, come ha scoperto il gruppo attraverso ulteriori ricerche utilizzando modelli quantomeccanici per comprendere meglio la chimica del processo. Dichtel spera che la loro analisi possa fornire una chiave ad altri che svolgono ricerche simili.