Группа инженеров-экологов Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружила особые виды бактерий, способные уничтожать определенные виды «вечных химикатов», что является еще одним шагом на пути к недорогой очистке загрязненных источников питьевой воды.
Микроорганизмы относятся к роду Acetobacterium и широко распространены в сточных водах по всему миру.
Химические вещества Форевер, также известные как пер- и полифторалкильные вещества или ПФАС, получили такое название из-за того, что они имеют очень прочные химические связи между углеродом и фтором , что делает их устойчивыми в окружающей среде.
Микроорганизмы, обнаруженные учеными Калифорнийского университета в Риверсайде и их коллегами, способны расщеплять эти неподатливые связи фтора с углеродом, о чем они сообщили в журнале Science Advances.
«Это первое открытие бактерии, способной проводить восстановительное дефторирование структур ПФАС», — сказал один из авторов исследования Юцзе Мэн из Калифорнийского университета в Риверсайде.
Авторы предупредили, что бактерии эффективны только в отношении ненасыщенных соединений ПФАС, в химической структуре которых имеются двойные углерод-углеродные связи.
Но что важно, ученые также определили специфические ферменты в этих бактериях, необходимые для расщепления связей углерод-фтор. Это открытие открывает биоинженерам возможность усовершенствовать эти ферменты, чтобы они могли быть эффективными в отношении других соединений ПФАС. (Ферменты — это белки, которые действуют как катализаторы биохимических реакций.)
«Если мы сможем понять механизм, возможно, мы сможем найти похожие ферменты на основе выявленных молекулярных признаков и отсеять более эффективные», — сказал Мэн. «Кроме того, если мы сможем разработать какой-то новый фермент или изменить этот известный фермент на основе механистического понимания, мы сможем сделать его более эффективным и работать с более широким спектром молекул ПФАС».
В 2023 году Мен опубликовал статью, в которой идентифицировал другие микроорганизмы, которые расщепляют связь углерод-хлор в хлорированных соединениях ПФАС, что вызывает существенное спонтанное дефторирование и разрушает эту группу загрязняющих веществ. Последнее открытие значительно расширяет число соединений ПФАС, которые могут быть разрушены биологическим путем.
Использование бактерий для очистки грунтовых вод экономически эффективно, поскольку микроорганизмы уничтожают загрязняющие вещества до того, как вода достигает скважин. Процесс включает в себя инъекцию в грунтовые воды предпочтительных видов бактерий вместе с питательными веществами для увеличения их численности.
Поскольку соединения ПФАС связаны с раком и другими заболеваниями человека, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) в начале этого года ввело ограничения на качество воды, которые ограничивают содержание определенных химических веществ в водопроводной воде страны до четырех частей на триллион, что подтолкнуло поставщиков воды к поиску решений по очистке воды от ПФАС.
Соединения PFAS стали широко использоваться в тысячах потребительских товаров, начиная с 1940-х годов, благодаря своей способности противостоять теплу, воде и липидам. Примерами продуктов, содержащих PFAS, являются огнегасящие пены, жиростойкие бумажные обертки и контейнеры, такие как пакеты для попкорна в микроволновке, коробки для пиццы и фантики для конфет; а также грязе- и водоотталкивающие средства, используемые на коврах, обивке, одежде и других тканях; согласно EPA.
