Hur länge behöver kemikalier egentligen hålla? Andrew Brookes via Getty Images
PFAS-kemikalier verkade till en början vara en bra idé. Som Teflon, gjorde de krukor lättare att rengöra från och med 1940-talet. De gjorde jackor vattentäta och mattor fläckbeständiga. Matförpackningar, brandsläckningsskum, till och med smink verkade bättre med perfluoralkyl- och polyfluoralkylämnen.
Sedan började tester detektera PFAS i människors blod.
Idag är PFAS genomgående i jord, damm och dricksvatten runt om i världen. Studier tyder på att de är med 98% av amerikanernas kroppar, där de har varit i samband med hälsoproblem inklusive sköldkörtelsjukdom, leverskada och njur- och testikelcancer. Det finns nu över 9,000 typer av PFAS. De kallas ofta för "för evigt kemikalier" eftersom samma egenskaper som gör dem så användbara också se till att de inte går sönder i naturen.
Industrijätten 3M, som har gjort PFAS för många användningsområden i decennier, står inför rättsprocesser över PFAS-kontamination, tillkännagav en uppgörelse på 10.3 miljarder USD med offentliga vattenleverantörer den 22 juni 2023 för att hjälpa till att betala för testning och behandling. Företaget medger inget ansvar i förlikningen, som kräver domstolsgodkännande. Städning kan kosta många gånger så mycket.
Men hur fångar och förstör du en kemikalie för evigt?
Biokemist A. Daniel Jones och markvetare Hui Li arbeta med PFAS-lösningar vid Michigan State University och förklarade de lovande teknikerna som testas idag.
Hur kommer PFAS från vardagsprodukter till vatten, mark och så småningom människor?
Det finns två huvudsakliga exponeringsvägar för PFAS att komma in i människor – dricksvatten och matkonsumtion.
PFAS kan komma in i marken genom markanvändning av biosolider, det vill säga slam från avloppsrening, och kan de läcka ut från deponier. Om förorenade biosolider är appliceras på åkrar som gödningsmedelPFAS kan komma in i vatten och i grödor och grönsaker.
Till exempel kan boskap konsumera PFAS genom grödor de äter och vatten de dricker. Det har varit fall rapporterade i Michigan, maine och New Mexico av förhöjda nivåer av PFAS i nötkött och hos mjölkkor. Hur stor den potentiella risken är för människor är fortfarande i stort sett okänd.
Kor hittades med höga halter av PFAS på en gård i Maine. Adam Glanzman/Bloomberg via Getty Images
Forskare i vår forskargrupp vid Michigan State University arbetar med material som läggs till marken som kan hindra växter från att ta upp PFAS, men det skulle lämna PFAS i jorden.
Problemet är att dessa kemikalier finns överallt, och det finns det ingen naturlig process i vatten eller jord effektivt för att bryta ner dem. Många konsumentprodukter är laddade med PFAS, inklusive smink, tandtråd, gitarrsträngar och skidvax.
Hur går det med saneringsprojekt som tar bort PFAS-kontamination nu?
Det finns metoder för att filtrera bort dem ur vatten. Kemikalierna kommer att hålla sig till aktivt kol, till exempel. Men dessa metoder är dyra för storskaliga projekt, och du måste fortfarande bli av med kemikalierna.
Till exempel, nära en före detta militärbas nära Sacramento, Kalifornien, finns det en enorm tank med aktivt kol som tar in cirka 1,500 liter av förorenat grundvatten per minut, filtrerar det och pumpar det sedan under jord. Det saneringsprojektet har kostat över $ 3 miljoner, men det hindrar PFAS från att flytta in i dricksvatten som samhället använder.
US Environmental Protection Agency har föreslagit upprättande av rättsligt verkställbara bestämmelser för maximala nivåer av sex PFAS-kemikalier i offentliga dricksvattensystem. Två av dessa kemikalier, PFOA och PFOS, skulle erkännas som enskilda farliga kemikalier, med regulatoriska åtgärder som upprätthålls när nivåerna av antingen överstiger 4 delar per biljon, vilket är avsevärt lägre än tidigare riktlinjer.
Filtrering är bara ett steg. När PFAS väl har fångats in måste du göra dig av med PFAS-laddat aktivt kol, och PFAS rör sig fortfarande. Om du gräver ned förorenat material på en deponi eller någon annanstans kommer PFAS så småningom att läcka ut. Det är därför det är viktigt att hitta sätt att förstöra det.
Vilka är de mest lovande metoderna som forskare har hittat för att bryta ner PFAS?
Den vanligaste metoden att förstöra PFAS är förbränning, men de flesta PFAS är anmärkningsvärt motståndskraftiga mot att brännas. Det är därför de är i brandsläckningsskum.
PFAS har flera fluoratomer fästa till en kolatom, och bindningen mellan kol och fluor är en av de starkaste. Normalt för att bränna något måste man bryta bindningen, men fluor motstår att bryta av från kol. De flesta PFAS kommer att bryta ner helt vid förbränningstemperaturer runt 1,500 grader Celsius (2,730 XNUMX grader Fahrenheit), men det är energikrävande och lämpliga förbränningsugnar är få.
Det finns flera andra experimentella tekniker som är lovande men som inte har skalats upp för att behandla stora mängder av kemikalierna.
En grupp på Battelle har utvecklats superkritisk vattenoxidation att förstöra PFAS. Höga temperaturer och tryck förändrar vattnets tillstånd och accelererar kemin på ett sätt som kan förstöra farliga ämnen. Att skala upp är dock fortfarande en utmaning.
Andra är arbetar med plasmareaktorer, som använder vatten, el och argongas för att bryta ner PFAS. De är snabba, men inte heller lätta att skala upp.
Vad kommer vi sannolikt att se i framtiden?
Mycket kommer att bero på vad vi lär oss om varifrån människors PFAS-exponering i första hand kommer.
Om exponeringen mest sker från dricksvatten finns det fler metoder med potential. Det är möjligt att det så småningom kan förstöras på hushållsnivå med elektrokemiska metoder, men det finns också potentiella risker som återstår att förstå, som att omvandla vanliga ämnen som klorid till mer giftiga biprodukter.
Den stora utmaningen med sanering är att se till att vi inte förvärrar problemet genom att släppa ut andra gaser eller skapa skadliga kemikalier. Människor har en lång historia av att försöka lösa problem och göra saker värre. Kylskåp är ett bra exempel. Freon, ett klorfluorkarbon, var lösningen för att ersätta giftig och brandfarlig ammoniak i kylskåp, men då det orsakade stratosfärisk ozonnedbrytning. Det ersattes med fluorkolväten, vilket nu bidra till klimatförändringarna.
Om det finns en läxa att dra, är det att vi måste tänka igenom hela livscykeln för produkter. Hur länge behöver vi egentligen kemikalier för att hålla?
Om författaren
A. Daniel Jones, professor i biokemi, Michigan State University och Hui Li, professor i miljö- och markkemi, Michigan State University
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Böcker om miljön från Amazons lista över bästsäljare
"Tyst vår"
av Rachel Carson
Denna klassiska bok är ett landmärke i miljövårdens historia, och uppmärksammar de skadliga effekterna av bekämpningsmedel och deras inverkan på naturen. Carsons arbete bidrog till att inspirera den moderna miljörörelsen och är fortfarande relevant idag, när vi fortsätter att brottas med utmaningarna med miljöhälsa.
Klicka för mer info eller för att beställa
"The Uninhabitable Earth: Life After Warming"
av David Wallace-Wells
I den här boken ger David Wallace-Wells en skarp varning om de förödande effekterna av klimatförändringar och det akuta behovet av att ta itu med denna globala kris. Boken bygger på vetenskaplig forskning och verkliga exempel för att ge en nykter blick på framtiden vi står inför om vi misslyckas med att vidta åtgärder.
Klicka för mer info eller för att beställa
"Trädens dolda liv: vad de känner, hur de kommunicerar? Upptäckter från en hemlig värld"
av Peter Wohlleben
I den här boken utforskar Peter Wohlleben trädens fascinerande värld och deras roll i ekosystemet. Boken bygger på vetenskaplig forskning och Wohllebens egna erfarenheter som skogsbrukare för att ge insikter i de komplexa sätt som träd interagerar med varandra och med naturen.
Klicka för mer info eller för att beställa
"Vårt hus brinner: scener av en familj och en planet i kris"
av Greta Thunberg, Svante Thunberg och Malena Ernman
I den här boken ger klimataktivisten Greta Thunberg och hennes familj en personlig redogörelse för sin resa för att öka medvetenheten om det akuta behovet av att ta itu med klimatförändringarna. Boken ger en kraftfull och gripande redogörelse för de utmaningar vi står inför och behovet av handling.
Klicka för mer info eller för att beställa
"The Sixth Extinction: En onaturlig historia"
av Elizabeth Kolbert
I den här boken utforskar Elizabeth Kolbert den pågående massutrotningen av arter orsakade av mänsklig aktivitet, med utgångspunkt i vetenskaplig forskning och verkliga exempel för att ge en nykter titt på inverkan av mänsklig aktivitet på den naturliga världen. Boken erbjuder en övertygande uppmaning till handling för att skydda mångfalden av livet på jorden.
al
