پژوهشگران به دنبال استفاده از فناوری نانو برای از بین بردن یکی از مواد شیمیایی بسیار پایدار به نام پِروپلی‌فلوئوروآلکل هستند. آن‌ها بودجه ۱٫۵ میلیون دلاری برای توسعه این فناوری دریافت کرده‌اند.
آیا فناوری نانو با کمک میکروب‌ها قادر به تجزیه مواد شیمیایی پایدار است؟
تصفیه‌خانه فاضلابی را تصور کنید که در آن قیچی مولکولی مهندسی شده مواد پِر و پلی فلوئوروآلکل را خرد می‌کند، ترکیبات سمی که تجزیه آن‌ها بسیار سخت است به طوری‌که به آن‌ها «مواد شیمیایی همیشگی» می‌گویند. سپس، میکروب‌ها ضایعات مولکولی را هضم کرده و آن‌ها را از آب پاک می‌کنند.
در یک پروژه جدید، محققان دانشگاه بوفالو و دانشگاه پیتسبورگ در حال همکاری برای ارائه راهبردها و ابزارهایی هستند که چنین سیستمی را امکان‌پذیر می‌کند. این گروه در صدد تولید نانومواد پیشرفته، کاتالیزوری، فلزی کربنی هستند که با PFAS (مواد پِر و پلی فلوئوروآلکل) واکنش نشان داده و آن‌ها را خرد کند تا باکتری‌ها قادر به تجزیه این ذرات قطعه قطعه شده باشند.
دیانا آگا و هنری م. وودبورن استاد شیمی، کالج علوم و هنرهای دانشگاه بوفالو، محققان اصلی این پروژه هستند. آگا می‌گوید آنچه این پروژه را بسیار جذاب می‌کند این است که از طیف‌سنجی جرمی پیشرفته و مدل‌سازی کامپیوتری برای درک آنچه در هر مرحله از فرآیند اتفاق می‌افتد، استفاده خواهد کرد.
آگا می‌گوید: «بسیاری از روش‌های در حال توسعه تصفیه پساب به خوبی درک نشده اند. نقطه قوت روش ما توانایی در درک روند تخریب است تا در واقع بتوانیم آن را بهینه کنیم. ما می‌خواهیم ساز و کار تخریب را بفهمیم و تجزیه مواد پِر و پلی فلوئوروآلکل را به خوبی درک کنیم. گاهی اوقات وقتی این مواد شیمیایی تخریب می‌شوند، به دو قطعه تبدیل شده، که با این کار ماده سمیت بیشتری ممکن است پیدا کند. بنابراین، شما از شر ماده شیمیایی A خلاص شدید، اما B و C تولید کرده‌اید. در این تحقیقات، ما خواهیم فهمید که محصولات جانبی چیست و مواد پِر و پلی فلوئوروآلکل چگونه با نانومواد و میکروب‌ها ارتباط برقرار می‌کند. هدف ما این است که بتوانیم دقیقاً بفهمیم که یک مولکول از کدام قسمت تخریب می‌شود و چگونگی تخریب آن را پیش‌بینی کنیم. ما می‌توانیم از این دانش برای بهینه‌سازی فرآیند تخریب، طراحی یک سیستم بسیار کارآمد استفاده کنیم.»
این پروژه با کمک مالی ۱٫۵ میلیون دلاری برنامه تحقیقاتی سوپرفاند موسسه ملی علوم بهداشت محیط، بخشی از موسسه ملی بهداشت (NIH) اجرا می‌شود.
مواد پِر و پلی فلوئوروآلکل به دلیل ماندگاری در محیط‌زیست و اثرات سو آن بر سلامتی انسان و حیات‌وحش به‌عنوان نگرانی عمده مطرح شده است. این ترکیبات در طیف گسترده‌ای از محصولات مانند کف‌های اطفا حریق، پارچه‌ها، سطوح نچسب پخت و پز، بسته بندی مواد غذایی و سایر موارد استفاده شده است.
آگا می‌گوید: «مواد پِر و پلی فلوئوروآلکل همه‌جا هستند. آن‌ها در رودخانه‌ها و دریاچه‌ها و در منابع آب آشامیدنی در سراسر جهان قرار دارند. آن‌ها پیوند قوی فلورین و کربن دارند، بنابراین به راحتی در محیط‌زیست تجزیه نمی‌شوند. ما در حال تلاش برای ایجاد سیستمی هستیم که بتواند مواد پِر و پلی فلوئوروآلکل را به‌طور موثری از بین ببرد و مقرون به صرفه و به انرژی کمتری نیاز داشته باشد.»
