Un nettoyage biologique découvert pour certains «produits chimiques éternels»

Des scientifiques de l'Université de Californie à Riverside, en génie chimique et environnemental, ont identifié deux espèces de bactéries présentes dans le sol qui décomposent une classe de «produits chimiques éternels» tenaces, donnant l'espoir d'un nettoyage biologique à faible coût des polluants industriels.

Ces bactéries détruisent un sous-groupe de substances per- et poly-fluoroalkyles, ou PFAS, qui ont un ou plusieurs atomes de chlore dans leur structure chimique, ont rapporté Yujie Men, professeure adjointe au Bourns College of Engineering, et ses collègues de l'UCR. revue Eau Naturelle.

Des produits chimiques nocifs pour la santé persistent dans l'environnement pendant des décennies ou bien plus longtemps en raison de leurs liaisons carbone-fluor inhabituellement fortes. Remarquablement, l'équipe de l'UCR a découvert que les bactéries clivent les liaisons chlore-carbone du polluant, ce qui déclenche une chaîne de réactions qui détruisent à jamais les structures chimiques, les rendant inoffensives.

"Ce que nous avons découvert, c'est que les bactéries peuvent d'abord effectuer le clivage de la liaison carbone-chlore, générant des intermédiaires instables", a déclaré Men.

"Et puis ces intermédiaires instables subissent une défluoration spontanée, qui est le clivage de la liaison carbone-fluor."

Les PFAS chlorés sont un groupe important dans la famille chimique éternelle de milliers de composés. Ils comprennent une variété de fluides hydrauliques ininflammables utilisés dans l'industrie et des composés utilisés pour fabriquer des films chimiquement stables qui servent de barrières contre l'humidité dans diverses applications industrielles, d'emballage et électroniques.

Les deux espèces de bactéries - Desulfovibrio aminophilus et Sporomusa sphaeroides - identifiées par le groupe Men sont présentes à l'état naturel et sont connues pour vivre dans les microbiomes souterrains où les eaux souterraines peuvent être contaminées par des PFAS. Pour des nettoyages accélérés, un nutriment peu coûteux, comme le méthanol, pourrait être injecté dans les eaux souterraines pour favoriser la croissance bactérienne. Cela augmenterait considérablement la présence des bactéries pour détruire les polluants plus efficacement, a déclaré Men. Si les bactéries ne sont pas déjà présentes, l'eau contaminée pourrait être inoculée avec l'une des espèces de bactéries.

Le titre de l'article est "Défluoration substantielle des acides polychlorofluorocarboxyliques déclenchée par la dichloration hydrolytique microbienne anaérobie". Men est l'auteur correspondant et Bosen Jin, un étudiant diplômé en génie chimique et environnemental de l'UCR, est l'auteur principal. Les autres co-auteurs de l'UCR sont le postdoc Jinyu Gao; l'ancien post-doctorant Huaqing Liu ; les anciens étudiants diplômés Shun Che et Yaochun Yu ; et professeur agrégé Jinyong Liu.

La version préimprimée de cet article par Bosen Jin a remporté plusieurs prix, dont le prix C. Ellen Gonter de l'ACSenvr pour les étudiants diplômés en chimie environnementale, le prix d'échange de la Société de toxicologie et de chimie environnementale de l'ACSenvr et le meilleur article étudiant de la 12e conférence sur le chlore Battelle 2022 Décerner.

L'étude s'appuie sur des travaux antérieurs de Men, dans lesquels elle a démontré que les microbes peuvent décomposer une classe tenace de PFAS appelée acides carboxyliques fluorés.

Les microbes sont utilisés depuis longtemps pour le nettoyage biologique des déversements d'hydrocarbures et d'autres polluants industriels, y compris le solvant industriel trichloroéthylène ou TCE, que Men a étudié.

Mais ce que l'on sait sur l'utilisation de micro-organismes pour nettoyer les PFAS en est encore à ses balbutiements, a déclaré Men. Sa découverte est très prometteuse car les traitements biologiques, s'il existe des microbes mangeurs de polluants efficaces, sont généralement moins coûteux et plus respectueux de l'environnement que les traitements chimiques. Des microbes mangeurs de polluants peuvent également être injectés dans des endroits souterrains difficiles d'accès.

La dernière étude sur les PFAS des hommes intervient alors que l'Agence américaine de protection de l'environnement promulgue de nouvelles réglementations pour stimuler le nettoyage des sites d'eaux souterraines contaminées par les PFAS dans tout le pays, car ces produits chimiques ont été liés à une multitude d'effets néfastes sur la santé, notamment le cancer, les maladies rénales et les perturbations hormonales. .

À partir des années 1940, les composés PFAS sont devenus largement utilisés dans des milliers de produits de consommation - y compris les emballages et contenants en papier résistants aux graisses et les extincteurs - en raison de leur capacité à former des revêtements protecteurs qui résistent à la chaleur, à l'eau et aux lipides.

L'identification des espèces de bactéries qui détruisent certains produits chimiques pour toujours était un grand pas en avant, a déclaré Men.

"Maintenant, nous savons qui ils sont", a déclaré Men. "Ainsi, nous pouvons utiliser les cultures pures pour mieux comprendre les mécanismes de dégradation, quelles enzymes sont impliquées et si nous pouvons les manipuler ou les modifier pour les améliorer."

L'étude a été financée par des subventions du programme de recherche et de développement environnementaux stratégiques du département américain de la Défense (ER20-1541) et de l'Institut national des sciences de la santé environnementale (R01 ES032668).