تطوير طريقة جديدة لتحطيم روابط المواد الكيميائية الضارة للأبد

طور العلماء طريقة جديدة لتفكيك المواد الكيميائية الضارة المعروفة باسم المواد الكيميائية الأبدية عن طريق تعريضها لمادة تُحفز بضوء الشمس.

إن المواد المشبعة ومتعددة الفلورة PFAS، مجموعة من المواد الكيميائية الموجودة في كثير من المنتجات المنزلية مثل أواني الطهي، ومستحضرات التجميل، وخيط تنظيف الأسنان، والملابس المقاومة للماء. على هذا، استنادًا إلى مصطلح الكيماويات الأبدية، فإن هذه المواد تستغرق آلاف السنين للتفكك والتحلل بعد تراكمها في البيئة وفي أجسامنا.

استُخدمت مركبات PFAS منذ أربعينيات القرن الماضي؛ إذ إنها في البداية كانت ذات قيمة كبيرة بفضل خصائصها غير اللاصقة، لكنها ارتبطت لاحقًا بعدد من الآثار الصحية، بما في ذلك زيادة مخاطر الإصابة بأمراض المناعة الذاتية، واضطرابات النمو، وانخفاض الخصوبة، والإصابة بالسرطان لدى البشر. لذا، أدى ذلك إلى حظر بعض أنواعها، لكن مع إنتاج ما يقرب من 15,000 نوع منها، تشير التقديرات إلى أن نحو 98% من سكان الولايات المتحدة ظهرت لديهم هذه المواد في دمائهم.

اكتشف فريق من الباحثين أخيرًا طريقة لتفكيك هذه المواد، وتحويلها إلى مكونات أبسط تشمل الفلورايد الذي يُعد غير ضار عند الجرعات المنخفضة. ونُشرت نتائج أبحاثهم في 25 يوليو من العام الجاري في مجلة سمول.

وفقًا لبيان الباحث الرئيسي كاميرون شيرر، وهو عالم مواد في جامعة أديلايد بأستراليا:

«إن التلوث الناجم عن مركبات PFAS لا يزال يشكل خطرًا صحيًا عالميًا، وتمثل هذه الأبحاث خطوة محورية نحو مجتمعات أكثر أمانًا ونظم بيئية أنظف».

تعزى صعوبة تحلل مركبات PFAS إلى قوة روابطها الكيميائية؛ إذ تتكون من رأس غالبًا ما يتكون من جزيئات أوكسجين مشحونة يتصل بذيل من ذرات الكربون والفلور. لتفكيك هذه المواد لا بد من كسر هذه الروابط وهو أمر يكاد يكون مستحيلًا باستخدام الطرائق التقليدية.

أضاف شيرر: «تتحلل كثير من ملوثات المياه عند إضافة مادة كيميائية تفاعلية ترتبط بذرات الكربون، لكن في جزيئات PFAS تُحاط ذرات الكربون بطريقة تجعل هذه العملية شبه مستحيلة».

في السنوات الأخيرة، عمل الباحثون على تطوير طرائق لتفكيك مركبات PFAS باستخدام مواد تعرف باسم المحفزات الضوئية، التي تمتص الضوء لتسريع التفاعلات الكيميائية، وفي هذه الدراسة لجأ العلماء إلى مادة ضوئية محفزة

تسمى كبريتيد الكادميوم والإنديوم، المعروفة بقدرتها على إطلاق أنواع الأوكسجين التفاعلية أو ما يعرف بالجذور الحرة بعد تعرضها للضوء المرئي.

بعد خلط المادة مع أحد أكثر مركبات PFAS شيوعًا، وهو سلفونات البيرفلورو أوكتان ،PFOS لاحظ الباحثون كيف امتص المحفز الضوء ليولد جذورًا حرة هاجمت ذرات الفلور في الروابط الكيميائية.

أدت تلك العملية في ظروف مثالية إلى تحلل كامل لنحو 99% من جزيئات PFOS. أما النواتج الثانوية فكانت مركبات يمكن بحسب الباحثين عزلها واستخدامها في صناعة معجون الأسنان وملحقات الأسمدة.

قال شيرر: «إن المواد التي طورناها قد تستخدم جزءًا من سلاسل معالجة مركبات PFAS، عبر احتجاز هذه المواد المركزة في الماء، ثم تحليلها عند تعرضها للمواد المحفزة بالضوء، فضلًا عن أننا نخطط للاستناد إلى هذه الدراسة عبر تحسين استقرار المواد قبل تطبيقها في أنظمة واسعة النطاق».