Le PFAS, comunemente note come “sostanze chimiche eterne”, sono tra gli inquinanti più ostinati che gli scienziati si trovano ad affrontare oggi. Data la loro straordinaria stabilità, questi composti possono persistere nelle riserve idriche, negli ecosistemi e persino nel corpo umano per decenni. La loro persistenza ha reso la contaminazione da PFAS una crescente preoccupazione per l’ambiente e la salute pubblica in tutto il mondo.
Ora, i ricercatori hanno scoperto un indizio importante che potrebbe contribuire a migliorare gli sforzi per eliminare queste sostanze chimiche.
Un nuovo indizio nella lotta contro l’inquinamento da PFAS
Un nuovo studio dimostra che le sostanze PFAS possono essere scomposte utilizzando luce intensa senza bisogno di aggiungere sostanze chimiche. Ancora più importante, i ricercatori hanno identificato il processo chiave responsabile di tale scomposizione.
Il team ha scoperto che i radicali dell’idrogeno, particelle altamente reattive generate dall’acqua quando esposta alla luce ultravioletta (UV), svolgono un ruolo centrale nella distruzione delle molecole di PFAS.
Questa scoperta mette in discussione le precedenti teorie su come avviene la degradazione dei PFAS. Gli studi precedenti si erano concentrati principalmente su altre specie reattive come principali responsabili del processo. Individuando i radicali dell’idrogeno come forza dominante, gli scienziati ora hanno un quadro più chiaro della chimica coinvolta.
Questa comprensione è importante perché sapere esattamente cosa provoca la distruzione dei PFAS può aiutare i ricercatori a sviluppare tecnologie di trattamento più efficaci.
Come i radicali dell’idrogeno scompongono le sostanze chimiche eterne
I radicali dell’idrogeno sono altamente reattivi e capaci di attaccare le molecole di PFAS. Durante questo processo, rimuovono gradualmente gli atomi di fluoro, scomponendo i composti in sostanze più piccole e meno persistenti nell’ambiente.
I ricercatori hanno inoltre scoperto che la reazione funziona al meglio sotto luce UV ad alta energia, soprattutto a lunghezze d’onda inferiori a 300 nanometri.
Secondo il professore associato Zongsu Wei dell’Università di Aarhus, che ha guidato lo studio, la scoperta offre preziose indicazioni per lo sviluppo tecnologico futuro:
“Sappiamo che i PFAS sono estremamente stabili grazie ai forti legami carbonio-fluoro, e rompere questi legami è la sfida principale. Identificando i radicali dell’idrogeno come fattore determinante, ora abbiamo una direzione più chiara su come progettare tecnologie più efficienti e sostenibili per distruggere effettivamente queste sostanze chimiche, anziché limitarci a rimuoverle”, afferma.
Andare oltre la rimozione dei PFAS: verso la loro distruzione.
Wei osserva che molti degli approcci attuali non risolvono realmente il problema dei PFAS. Al contrario, spesso si limitano a trasferire le sostanze chimiche da un luogo all’altro.
“Oggi, molte tecnologie sono in grado di filtrare le sostanze PFAS dall’acqua, ma non le eliminano completamente. L’obiettivo reale è la degradazione: scomporre del tutto le molecole. Comprendere il meccanismo è essenziale se vogliamo raggiungere questo risultato in modo ecocompatibile e su larga scala.”
I ricercatori avvertono che i nuovi risultati non rappresentano una soluzione immediata. Il processo di degradazione rimane relativamente lento e, man mano che le sostanze chimiche si decompongono, possono formarsi composti intermedi.
Tuttavia, l’identificazione del principale fattore scatenante della reazione rappresenta un importante passo avanti. La scoperta fornisce agli scienziati un’informazione cruciale che potrebbe contribuire ad accelerare lo sviluppo di tecnologie più efficaci per il trattamento delle sostanze PFAS.
In definitiva, lo studio suggerisce che anche alcuni degli inquinanti più persistenti al mondo potrebbero essere vulnerabili quando i ricercatori ne comprendono a fondo la chimica, in modo da poterli colpire direttamente.
Cosa sono i PFAS?
- Le PFAS (sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche) sono una vasta famiglia di sostanze chimiche sintetiche utilizzate fin dagli anni ’40.
- Si trovano in prodotti come abbigliamento impermeabile, imballaggi alimentari, schiuma antincendio e pentole antiaderenti.
- Vengono spesso chiamate “sostanze chimiche eterne” perché si decompongono molto lentamente nell’ambiente.
- Le sostanze PFAS possono accumularsi nell’acqua, nel suolo, nella fauna selvatica e nelle persone.
- L’esposizione è stata collegata a problemi di salute tra cui cancro, danni al fegato e disturbi ormonali.
- La maggior parte delle tecnologie di trattamento delle acque esistenti può rimuovere i PFAS ma non li distrugge
Abstract
Le sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche (PFAS) sono ampiamente rilevate nell’ambiente acquatico a livelli che rappresentano rischi significativi per l’ecosistema e la salute umana. Sebbene queste “sostanze chimiche eterne” siano considerate altamente resistenti alla fotolisi naturale, questo studio dimostra l’inaspettata decomposizione degli acidi perfluoroalchilcarbossilici (PFCA) e dell’acido dimero di esafluoropropilene ossido (GenX) sotto luce solare simulata in un ambiente privo di catalizzatore, con GenX che mostra una degradazione fino al 49,1% e una defluorurazione del 21,2% entro 5 ore. L’esperimento con sonda e la spettroscopia di risonanza di spin elettronico, insieme a uno spettrometro di assorbimento transitorio subpicosecondo, confermano la produzione di radicali idrogeno dalla fotoeccitazione dell’acqua a pH acido e neutro. Le reazioni guidate dai radicali dell’idrogeno sono incoerenti con la defluorurazione ampiamente proposta dominata dagli elettroni idratati, e abbiamo elaborato teoricamente i percorsi di decomposizione dei PFAS supportati dai PFCA a catena più corta decarbossilati identificati e dagli intermedi idrodefluorurati nell’analisi di spettrometria di massa. Si conclude inoltre che la luce sopra i 300 nm può degradare i PFCA attraverso un trattamento di fotolisi lungo e continuo ( ad esempio , >24 h) ma è ancora insufficiente per la defluorurazione; invece, la defluorurazione guidata dai radicali dell’idrogeno è principalmente attribuita alle lunghezze d’onda UV inferiori a 300 nm. Questo studio fornisce una prospettiva completa e fondamentale sulla fotolisi dei PFAS e i risultati ottenuti forniranno informazioni utili per nuove strategie applicando la luce solare simulata per una bonifica sostenibile dei PFAS.
Materiale fornito dall’Università di Aarhus . Nota: il contenuto potrebbe essere modificato per motivi di stile e lunghezza.
Lu Bai, Shuang Luo, Jan Thøgersen, Xingaoyuan Xiong, Zheng Guo, Zongsu Wei. Mechanistic Insights into Per- and Polyfluoroalkyl Substance (PFAS) Photolysis under Intensified Simulated Solar Light. Environmental Science, 2026; 60 (16): 12562 DOI: 10.1021/acs.est.5c16178
by 