Het lijkt een veelbelovende methode te zijn om deze verontreinigende stoffen uit drinkwater te verwijderen.
Wetenschappers maken zich grote zorgen over de enorme hoeveelheden PFAS-deeltjes die niet alleen overal in het milieu zijn doorgedrongen, maar ook in ons lichaam zitten. Onlangs werd nog bekend dat zelfs ons drinkwater alarmerende niveaus van deze stoffen bevat. Het grote nadeel van PFAS is dat ze amper afbreken, vandaar de bijnaam ‘eeuwige chemicaliën’. Maar misschien heeft het weerbarstige PFAS nu zijn gelijke toch gevonden. Want onderzoekers zijn op een bijzondere microbe gestuit die korte metten maakt met bepaalde PFAS-deeltjes.
Per- en poly-fluoralkylstoffen, beter bekend als PFAS, zijn een groep van meer dan 14.000 door de mens gemaakte chemicaliën die sinds de jaren vijftig populair zijn vanwege hun hitte-, water-, vet- en vlekafstotende eigenschappen. Hierdoor worden ze veel gebruikt in alledaagse producten zoals antiaanbakpannen, kleding, cosmetica, insecticiden en voedselverpakkingen. Daarnaast komen PFAS ook voor in blusschuim en diverse industriële producten. Hoe handig de stoffen ook lijken, ze zijn giftig voor mens en dier. Toch komen ze wijdverspreid in het milieu terecht, voornamelijk door de uitstoot van fabrieken die PFAS produceren of gebruiken. Daarnaast kunnen ze in het milieu belanden door het gebruik van bepaalde PFAS-houdende producten zoals blusschuim, textielimpregneermiddelen, smeermiddelen, of als PFAS-houdende producten bij het afval terecht komen. Het is erg alarmerend. De stoffen zijn namelijk berucht om hun negatieve effecten op de gezondheid. Zelfs zeer lage niveaus in drinkwater zijn bijvoorbeeld al in verband gebracht met een verminderde werking van het immuunsysteem en vaccinatie en een verhoogd risico op bepaalde vormen van kanker. Bovendien worden PFAS in verband gebracht met verhoogde cholesterolniveaus, problemen met de voortplanting en ontwikkeling, schade aan leverfuncties en een verlaagd geboortegewicht.
De micro-organismen in kwestie behoren tot het geslacht Acetobacterium en zijn wereldwijd veelvuldig in afvalwateromgevingen aanwezig. En volgens onderzoekers zijn ze zeer bekwaam in het afbreken van hardnekkige fluor-koolstofbindingen, zo betogen ze. “Dit is de eerste keer dat een bacterie is ontdekt die in staat is PFAS-structuren door middel van reductieve defluorinering af te breken,” aldus onderzoeker Yujie Men.
PFAS-verbindingen
Het is een grote doorbraak. Want mogelijk kunnen deze microben helpen om het omvangrijke PFAS-probleem de wereld uit te helpen. Men benadrukt echter dat de bacteriën alleen effectief zijn tegen onverzadigde PFAS-verbindingen, die dubbele koolstof-koolstofbindingen hebben in hun chemische structuur. Toch is het een belangrijke stap voorwaarts. Vorig jaar ontdekte Men ook al andere microben die chlooratomen uit gechloreerde PFAS-verbindingen kunnen halen. Dit zorgt ervoor dat deze verontreinigingen worden afgebroken en verwijderd. De nieuwste ontdekking vergroot het aantal PFAS-verbindingen dat biologisch kan worden afgebroken aanzienlijk.
Reductieve defluorinering is een chemisch proces waarbij fluor (F) wordt verwijderd uit een molecule door middel van een reductief mechanisme. Dit proces kan plaatsvinden door biologische organismen zoals bacteriën die specifieke enzymen produceren die in staat zijn om de sterke fluor-koolstofbindingen in PFAS-verbindingen te verbreken. Bij reductieve defluorinering wordt het fluoride-ion (F-) vrijgemaakt van het koolstofatoom, waardoor de PFAS-verbinding wordt afgebroken tot minder schadelijke of niet-persistente stoffen.
Naast de ontdekking van deze bijzondere micro-organismen, hebben dezelfde wetenschappers ook de enzymen (eiwitten die fungeren als katalysatoren voor chemische reacties in levende organismen) geïdentificeerd die in deze bacteriën cruciaal zijn voor het verbreken van de koolstof-fluorbindingen. Deze ontdekking biedt onderzoekers de mogelijkheid om deze enzymen te verbeteren, zodat ze ook kunnen werken op andere types PFAS-verbindingen. “Als we het proces begrijpen, kunnen we mogelijk soortgelijke enzymen vinden door te kijken naar de geïdentificeerde moleculaire eigenschappen en deze verbeteren voor een effectievere werking,” legt Men uit. “Bovendien, als we een nieuw enzym kunnen ontwerpen of het bestaande enzym kunnen aanpassen met dit begrip van het mechanisme, kunnen we het efficiënter maken en geschikt maken voor een bredere range aan PFAS-moleculen.”
Voordelen
Het gebruik van microben voor de behandeling van grondwater heeft verschillende belangrijke voordelen. In de eerste plaats brengt het ons dichter bij het doel om besmette drinkwaterbronnen effectief te filteren. En dat ook nog eens op een vrij goedkope en milieuvriendelijke manier. Dat komt omdat de microben de verontreinigingen afbreken voordat het water de putten bereikt. Het idee is om de gewenste bacteriën toe te voegen aan het grondwater samen met voedingsstoffen om hun aantal te vergroten. En vervolgens kunnen ze aan de slag.
De studie biedt een klein lichtpuntje. Want blijkbaar bestaan er echt bepaalde levensvormen die afrekenen met vervuilende PFAS-deeltjes. De studie moedigt aan tot meer onderzoek naar het ontwikkelen van geavanceerde biotechnologische methoden om chemische verontreinigingen in het milieu effectief aanpakken.