Électrode avancée pour aider à éliminer les nouveaux « produits chimiques éternels » tenaces

Alors que de nouvelles réglementations environnementales sont déployées pour atténuer les produits chimiques à longue chaîne retirés de l’industrie connus sous le nom de PFAS dans l’eau potable, il y a des inquiétudes concernant une nouvelle race de «produits chimiques éternels» appelés PFAS à chaîne courte. La recherche de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign aide à déplacer l’attention pour inclure l’atténuation des produits chimiques, qui, selon les chercheurs, sont tout aussi persistants, plus mobiles et plus difficiles à éliminer de l’environnement que leurs homologues à longue chaîne.

Une étude dirigée par le professeur de génie chimique et biomoléculaire Xiao Su utilise l’électrosorption plutôt que des filtres et des solvants et combine la synthèse, les tests de séparation et les simulations informatiques pour aider à concevoir une électrode capable d’attirer et de capturer une gamme de PFAS à chaîne courte des eaux environnementales. Les conclusions sont publiées dans le Journal de l’American Chemical Society.

« L’un des défis de travailler avec des PFAS à chaîne courte est qu’ils ne sont pas bien étudiés. Nous savons qu’ils contiennent moins d’atomes de carbone et de fluor, ce qui en fait des molécules plus courtes et, par conséquent, plus mobiles – ou plus libres d’interagir avec le naturel l’environnement », a déclaré Su, qui a collaboré avec le professeur de génie chimique et biomoléculaire Diwakar Shukla. « Leurs propriétés électrostatiques diffèrent et ils sont plus hydrophiles, ce qui signifie qu’ils sont plus aptes à se lier aux molécules d’eau. Ces propriétés combinées les rendent plus difficiles à séparer de l’eau que leurs homologues à longue chaîne. »

Les différences entre les PFAS à chaîne courte et longue – et entre les PFAS à chaîne longue en général – sont suffisamment importantes pour que l’équipe de Su repense son électrode précédemment développée conçue pour attirer, capturer et détruire les PFAS à longue chaîne de l’environnement et de l’eau potable sources. PFAS est une abréviation pour les substances perfluoroalkyles et polyfluoroalkyles.

« Une façon de penser au comportement des PFAS à chaîne courte est qu’ils n’aiment pas être autour de quoi que ce soit d’autre que leur propre espèce », a déclaré Su. « Donc, pour les attirer, nous devons en quelque sorte les appâter avec des groupes de fluor greffés – le » F « dans PFAS – à la surface d’une électrode. »

La parenté n’est pas le seul défi, cependant, a déclaré Su.

« Les longueurs des molécules de PFAS à chaîne courte varient, ce qui leur confère des propriétés physiques différentes », a déclaré Su. « Cela signifie que nous devons être en mesure de régler l’électrode juste pour attirer et éventuellement libérer le PFAS à chaîne courte, la compréhension au niveau moléculaire des interactions étant la clé du succès. »

L’étude détaille la sélection minutieuse, l’appariement et la triangulation de différents matériaux copolymères pour développer une électrode qui peut attirer une gamme de PFAS à chaîne courte et induire un champ électrique pour aider à libérer les molécules en cas de besoin.

Su a déclaré que ce travail est une première étape cruciale dans l’élimination des PFAS à chaîne courte de l’environnement, qui ont remplacé les PFAS à longue chaîne dans de nombreuses industries.

« Nous avons encore beaucoup de travail à faire », a déclaré Su. « Des études futures se concentreront sur le couplage des électrodes développées dans cette étude avec des méthodes de dégradation électrochimique pour assurer l’élimination de ces contaminants persistants de l’environnement. »

Les chercheurs de l’Illinois Anaira Román Santiago, Jiho Lee et Johannes Elbert ont mené les recherches expérimentales dans le cadre du travail, les étudiants diplômés Song Yin et Shukla menant les simulations informatiques.