Tudósok találtak olyan mikrobákat, amik lebontják az örök vegyi szennyezőket

Bizonyos típusú baktériumok képesek lebontani azokat az erős kötéseket, amik miatt az örök vegyi anyagoknak hosszú a szavatossági ideje és ez arra utal, hogy potenciálisan olcsó kezeléssel meg lehet tisztítani a vizet a perfluor-alkil anyagok tól (PFAS vegyületektől). A PFAS anyagok sok termékben megtalálható, ember által készített vegyületek. Erős kémiai kötéseket tartalmaznak, amik nem könnyen bomlanak le, ezért nehéz eltávolítani őket a testünkből és a környezetünkből - írja a Live Science.

A PFAS vegyületeket már sok egészségügyi problémával összefüggésbe hozták, és idén áprilisban az Environmental Protection Agency limitálta hat gyakori PFAS vegyület koncentrációját az ivóvízben. Ez a lépés hangsúlyozta, hogy szükség van egy hatékony módszerre a szennyezett vizek megtisztításához.

Most egy a Science Advances magazinban július 17-én megjelent tanulmányban a kutatók, Yujie Men, a Kaliforniai Egyetem Kémiai és Környezetmérnöki szakának docense, a tanulmány vezető szerzője és kollégái arról számoltak be, első ízben, hogy négy Acetobacterium faj képes lebontani bizonyos perfluor-alkil anyagok kötéseit. Ezek a telítetlen perfluor-alkil anyagok, melyek kémiai struktúrája könnyebbé teszi a lebomlásukat mint a telített PFAS vegyületeké.

 

A PFAS mikrobákkal való lebontása az egyik legkeresettebb technológia a szennyvízkezelésben és a hulladékkezelésben. Van már néhány hatékony módszer a PFAS vegyületek kezelésére, például a szűrés és a hőkezelés. De a baktériumokat használó biológiai módszereknek unikális előnyei vannak. A tanulmány szerzői szerint a módszer olcsó lenne és könnyen beinjektálható a Föld felszíne alatti talajvízbe, ahol sok létező kezelést nehéz alkalmazni. 

 

Az Amerikai Egyesült Államok ivóvizének körülbelül 1/3-a talajvíz.)

A tudósok felfedeztek olyan baktériumokat, melyek enzimjei képesek lebontani különböző perfluor-alkil anyagokat, vagy más néven örök vegyi anyagokat.
Fotó: KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Live Science

 

A tanulmányban szereplő mikrobák bizonyos telítetlen PFAS vegyületeknél lebontja a szén-fluor kötéseket. A folyamatot enzimek hajtják, amik felhasítják a kötéseket, és így felszabadulnak a fluoridatomok. Ezek az atomok általában elpusztítják a baktériumokat. De kutatók azt találták, hogy az Acetobaktérium fajnak specializált csatornái vannak, amik a fluort kipumpálják a sejtjeikből a környezetbe, és így a baktérium túlél. Ez egy védelmi mechanizmus része lehet, amit a baktérium fejlesztett, hogy méregtelenítse azokat vegyületeket, amik másként elpusztítanák.

Miután meghatározták a fluort felszabadító enzimeket, a csapat átkutatta a genomika adatbázist, hogy vajon más Acetobaktériumnak is megvannak-e ugyanazok az enzimjei és pumpái. Találtak fluortalanító Acetobaktériumokat a Észak-Amerikából, Európából és Afrika és Ázsia bizonyos részeiből való szennyvízmintákban. További nyomok arra utalnak, hogy lehet, hogy a talajban és a talajvízben is megtalálhatóak. Az Acrtobaktérium fajok gyakran megtalálhatók a szennyvizekben, de kevés egyebet tudunk róluk és a fluorfelszabadító enzimjeikről.

A tudósok olyan mikrobákat keresnek, amik megtisztítják a vizet a perfluor-alkil anyagoktól, mielőtt visszakerül a vízellátásba. A szennyvízmintákban találtak ilyen mikrobákat. 
Fotó: BugTiger / ive Science

 

Korábbi munkában Yiuje Men és kollégái azonosítottak más baktériumokat, amik képesek lebontani a bizonyos PFAS vegyületekben található szén-klórgáz kötéseket, ami beindít egy olyan reakciót, ami klórtalanítja és aztán lebontja az örök vegyi anyagokat.

 

A tudósok friss felfedezése növeli azon ismert perfluor-alkil anyagok számát, amik mikrobákkal lebonthatók. Ez a kutatás útmutatás lehet még több PFAS lebontó baktérium kereséséhez, és ami ahhoz vezet, hogy új enzimeket fedeznek fel és a biotechnológia fejlődik, ami gyorsítja ezeket a természetes folyamatokat.

A PFAS vegyületek mikrobás lebontása általában arra utal, hogy a mikrobákat alkalmaznak a szennyvízkezelésben, hogy a PFAS vegyületeket lebontsák, mielőtt a fertőtlenítenék a vizet és visszavezetnék az ivóvízellátásba. Az a nagy kihívás ennél a módszernél, hogy ritkák azok a mikrobák, amil képesek lebontani a szén-fluor kötéseket. Még ha a mikrobák képesek is lebontani a vegyszereket, a degradáció sebessége túl lassú.

A kutatók most anyag-mikroba határfelületeken dolgoznak, ami kombinálja a mikrobák defluorizáló képességét olyan anyagokkal, amik fokozzák a perfluor-alkil anyagok lebomlását. Ezen anyagok tulajdonságai változnak, amikor az elektromos mezőre reagálnak, és ez képessé teszi őket arra, hogy lebontsanak bármilyen , a baktérium enzimek által hátrahagyott mellékterméket. 

További kutatás szükséges, hogy a defluoráló enzimek biokémiáját és nagyobb mértékben való potenciális hatását feltárják. 
Nagyon valószínűtlen, hogy az egyes mikrobák globális megoldássá válnának a PFAS fertőzésre, de ez a munka olyan módszereket mutat, amik baktériumok biotechnológiában való alkalmazásával működhetnek magukban, vagy más módszerekkel kombinálva.

(Forrás: Live Science: https://www.livescience.com/)