Химики научились разрушать «вечные» фторорганические соединения

Многие фторорганические соединения отличаются невероятной устойчивостью, за что их называют «вечными» молекулами. Разрушить и нейтрализовать их крайне сложно, поэтому, как правило, они проходят сквозь все этапы очистки сточных вод и с предприятий попадают прямо в окружающую среду, накапливаясь в ней и нанося вред живым организмам. Однако химикам из Калифорнийского университета в Риверсайде удалось найти метод, позволяющий уничтожать «вечные» молекулы всего за 24 часа. Об этом они пишут в статье, опубликованной в журнале Environmental Science & Technology.

Химическая промышленность выпускает тысячи видов пер- и полифторалкильных веществ (PFAS) — соединений, содержащих ту или иную органическую молекулу с присоединенными к ней атомами фтора. Их глобальный рынок оценивается более чем в миллиард долларов в год. PFAS обладают полезными поверхностно-активными свойствами, благодаря которым широко применяются в составе красителей и полиролей, в покрытиях и пятновыводителях, на химическом и текстильном производстве.

Такие соединения характеризуются крайней инертностью и практически не вступают в химические реакции, поэтому долгое время считались совершенно безвредными. Сегодня известно, что PFAS способны накапливаться в организме, оказывая многообразное вредное воздействие на здоровье людей и других животных. Благодаря невероятной устойчивости нейтрализовать и разрушить эти вещества, попадающие в сточные воды, весьма непросто, и обычно они свободно поступают в окружающую среду.

Как правило, для этого используют фотохимическое разложение PFAS, происходящие под действием ультрафиолетового излучения в присутствии сульфита. Но этот метод остается довольно медленным, расходует большие количества энергии и способен разделять далеко не все связи между атомами углерода и фтора, которые и отличаются большой устойчивостью. Лишь в 2021 году Цзиньюн Лю (Jinyong Liu) и его коллеги нашли способ разрушать PFAS практически полностью, за счет дополнительной обработки мощными окислителями.

В новой работе ученые из той же команды показали, как можно дополнительно ускорить и облегчить этот процесс: оказалось, достаточно добавить в систему йод. В его присутствии разлагаются даже самые устойчивые PFAS, включая перфлорбутансульфонат (PFBS), который крайне плохо вступал в реакцию под действием УФ-лучей. Йод позволяет нейтрализовывать и PFBS, и другие самые инертные из фторорганических соединений, причем в больших концентрациях. После всего лишь 24 часов обработки в растворе не остается даже их.