Nowe badania przedstawiają plan zastąpienia szkodliwych substancji chemicznych per- i polifluoroalkilowych (PFAS) w niektórych zastosowaniach. Zespół badawczy złożony z naukowców z różnych laboratoriów przez ponad dekadę analizował właściwości chemiczne tych substancji, które są powszechnie stosowane w produktach takich jak pianki gaśnicze, naczynia nieprzywierające oraz tkaniny odporne na plamy.
- Badania dotyczące PFAS: Naukowcy analizują substancje chemiczne per- i polifluoroalkilowe (PFAS) przez ponad dekadę, aby znaleźć alternatywy dla ich szkodliwych zastosowań.
- Właściwości PFAS: PFAS mają długie łańcuchy atomów węgla i silne wiązania z atomami fluoru, co czyni je skutecznymi surfaktantami w różnych produktach.
- Problemy z akumulacją: PFAS nie rozkładają się łatwo, co prowadzi do ich akumulacji w środowisku i organizmach żywych, co stanowi poważne zagrożenie.
- Poszukiwanie alternatyw: Naukowcy, w tym Julian Eastoe, pracują nad rozkładem PFAS oraz opracowują alternatywy wolne od fluoru, które zachowują niską energię powierzchniową.
Właściwości PFAS
PFAS to substancje chemiczne, które zawierają długie łańcuchy atomów węgla, z silnymi wiązaniami z atomami fluoru. W połączeniu z wodą, niektóre PFAS działają jako surfaktanty, co sprawia, że krople wody rozprzestrzeniają się, zamiast tworzyć kulki. Dzięki właściwościom takim jak energia powierzchniowa i napięcie powierzchniowe, PFAS są skuteczne w zastosowaniach, takich jak pianki do gaszenia pożarów związanych z paliwami czy tłuszczami.
Problemy związane z PFAS
Julian Eastoe, naukowiec z Uniwersytetu w Bristolu, podkreśla, że silne wiązania węgiel-fluor w PFAS nie rozkładają się łatwo, co prowadzi do ich akumulacji w środowisku i organizmach żywych. Eastoe określa ten problem jako „jedną z wielkich tykających bomb zegarowych w naszej cywilizacji”. Niektórzy badacze poszukują sposobów na rozkład PFAS w środowisku, podczas gdy inni, jak Eastoe, rozwijają alternatywy wolne od fluoru.
Alternatywy dla PFAS
Aby zastąpić PFAS, naukowcy muszą znaleźć sposób na utrzymanie niskiej energii powierzchniowej materiału bez użycia fluoru. Eastoe i jego zespół odkryli, że łańcuchy złożone głównie z węgla i krzemu, o strukturze przypominającej gałęzie drzewa, mogą zastąpić fragmenty bogate w fluor. Badania wykazały, że niektóre z najlepiej działających alternatyw redukują napięcie powierzchniowe wody w sposób porównywalny z obecnie stosowanymi surfaktantami PFAS.
Wyzwania w zastosowaniach olejoodpornych
Jednakże, konkurowanie z PFAS w zastosowaniach olejoodpornych jest znacznie trudniejsze. Kevin Golovin, inżynier mechanik z Uniwersytetu w Toronto, zauważa, że zaprojektowanie powłoki powierzchniowej, która odpycha oleje, wymaga materiału o bardzo niskiej energii powierzchniowej, co jest trudne do osiągnięcia bez użycia fluoru. Golovin podkreśla, że „naprawdę potrzebujemy przełomu”, aby skutecznie odpychać oleje przy użyciu powierzchni wolnych od fluoru.
Perspektywy na przyszłość
Badania mogą ułatwić przejście od PFAS w niektórych zastosowaniach i pomóc w przeciwdziałaniu przekonaniu, że PFAS nie można zastąpić. Martin Scheringer, chemik z ETH Zurich, który nie brał udziału w badaniach, stwierdził: „Potrzebujemy naukowców, chemików i inżynierów materiałowych, którzy wyjdą poza tor PFAS”.