Niektoré mikróby dokážu zničiť „večné“ perfluorované zlúčeniny PFAS

PFAS alebo perfluóralkylové a polyfluóralkylové látky sú synteticky vyrobené zlúčeniny nachádzajúce sa v mnohých produktoch. Obsahujú silné chemické väzby, takže sú extrémne stabilné a ťažko sa rozkladajú. To sťažuje ich odstránenie zo životného prostredia, vrátanie vylučovania z tela.

Extrémne perzistentné  látky PFAS sa používajú v mnohých výrobkoch od teflonových panvíc, cez odevy, koberce, po obaly na potraviny kvôli vlastnostiam ako odpudivosť voči vode a oleju a odolnosti voči vysokým teplotám. Táto odolnosť má však aj svoju temnú stránku. V súčasnosti existuje viac ako 4700 zlúčenín PFAS, ktoré sa hromadia v ľudskom tele a v životnom prostredí. O osude PFAS v životnom prostredí toho nevieme veľa, no nový výskum zistil, že baktérie v odpadových vodách môžu špecifické typy „večných chemikálií“ rozkladať.

Látky PFAS boli spojené s rôznymi negatívnymi zdravotnými účinkami a minulý rok v apríli Agentúra pre ochranu životného prostredia (Environmental Protection Agency, EPA) stanovila limity na koncentrácie šiestich bežných PFAS v pitnej vode. Tento krok zdôraznil potrebu účinných spôsobov čistenia znečistených vôd.

Teraz, v štúdii publikovanej 17. júla v časopise Science Advances, výskumníci prvýkrát uviedli, že štyri druhy acetobaktérií môžu degradovať väzby v niektorých PFAS. Patria sem nenasýtené PFAS, ktorých chemická štruktúra umožňuje ľahší rozklad ako u takzvaných nasýtených PFAS. Príklady týchto chemikálií zahŕňajú perfluórované látky PFMeUPA a FTMeUPA, ktoré ešte nie sú regulované EPA.

Ukázalo sa, že niektoré baktérie môžu degradovať silné väzby, ktoré sú za dlhou trvanlivosťou „večných chemikálií“, čo by mohlo priniesť relatívne lacné metódy na čistenie vôd od PFAS.

Existuje už niekoľko účinných prístupov na úpravu PFAS, vrátane filtrácie a tepelného spracovania. Použitie biologických postupov s baktériami by však mohlo priniesť výhody. Podľa autorov štúdie by sa tento prístup mohol uplatniť aj pri čistení podzemných vôd, kde je náročné aplikovať iné existujúce metódy.

Mikróby testované v novej štúdii rozkladajú väzby uhlík-fluór v niektorých nenasýtených PFAS. Tento proces, známy ako defluorizácia, vyvolávajú enzýmy, rozdeľujúce chemické väzby, čím sa uvoľňujú atómy fluóru. Ten zvyčajne zabíja baktérie, vedci však zistili, že druhy Acetobacterium majú špecializované kanály, ktoré pumpujú fluorid z ich buniek do prostredia, čo im umožňuje prežiť.

Po určení defluoračných enzýmov tím prehľadal genómové databázy, aby zistil, či iné Acetobacterium majú rovnaké enzýmy a pumpy. Vo vzorkách odpadových vôd zo Severnej Ameriky, Európy a niektorých častí Afriky a Ázie našli defluorizujúce baktérie Acetobacterium. Ďalšie stopy naznačujú, že sa môžu nachádzať aj v pôde a podzemnej vode, poznamenali autori štúdie. Druhy Acetobacterium sa bežne vyskytujú v odpadových vodách, ale o nich a ich defluorizačných enzýmoch je známe len málo.

Aj keď sú mikróby schopné degradovať tieto chemikálie, rýchlosť degradácie môže byť pomalá. Výskumníci teraz pracujú na rozhraniach materiál-mikrób, ktoré kombinujú defluorizačnú schopnosť baktérií s materiálmi, ktoré zlepšia rozklad PFAS. Vlastnosti týchto materiálov sa menia v reakcii na elektrické polia, čo im umožňuje zničiť akékoľvek vedľajšie produkty, ktoré zostali po bakteriálnych enzýmoch.

Na odhalenie presnej biochémie defluorizačných enzýmov a ich potenciálneho účinku vo väčších mierkach je potrebný ďalší výskum. Aktuálna štúdia však ukazuje možnosti využitia baktérií v biotechnológiách, ktoré by mohli samostatne alebo v kombinácii s inými prístupmi pomôcť pri čistení vôd od „večných“ chemikálií.