Se sabe que los PFAS, a menudo llamados “químicos permanentes“, persisten en el medio ambiente y en nuestros cuerpos.
Las sustancias PFAS son una clase de unas 12 000 sustancias químicas sintéticas que se han usado ampliamente desde la década de 1940 en una variedad de productos, desde utensilios de cocina antiadherentes hasta maquillaje a prueba de agua y desde productos electrónicos hasta empaques para alimentos.
Los químicos de la Universidad Metropolitana de Osaka podrían acabar con los PFAS “para siempre” gracias a una tecnología sencilla pero innovadora que convierte estas sustancias tóxicas en compuestos valiosos.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Masato Ohashi y el profesor asociado Kenichi Michigami de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad Metropolitana de Osaka sintetizó con éxito los llamados fluorine-decorated N-carbenos heterocíclicos (NHCs) a partir de perfluoroalquenos, un tipo de PFAS (sustancias perfluoroalquilas y polifluoroalquiladas).
El NHC desarrollado en este estudio desempeña un papel importante en la estabilización de moléculas inestables, así como en la mejora del rendimiento de los complejos de metales de transición relacionados.
La síntesis de NHC fluorado se logró eliminando dos átomos de flúor del derivado 1,2-difluoroalqueno. Debido al pequeño tamaño de los átomos de flúor, la capacidad de absorción de electrones del ligando NHC se puede mejorar sin cambiar significativamente sus propiedades estéricas.
“Nuestros resultados facilitan la conversión de PFAS dañinos en NHC funcional“, explica el Dr. Michigami. “El uso versátil del fluoruro NHC muestra beneficios potenciales en diversos campos como la química del flúor, la química organometálica, la química catalítica y la ciencia de los materiales”.
Los resultados de su investigación sobre los químicos permanentes fueron publicados en el Journal of the American Chemical Society.
Antecedentes de la erradicación de químicos permanentes
“Durante los últimos 70 años, los PFAS han contaminado prácticamente cada gota de agua del planeta, y su fuerte enlace carbono-flúor les permite pasar completamente ilesos a través de la mayoría de los sistemas de tratamiento de agua”, explica un equipo de científicos de la Universidad de California, Los Ángeles y la Universidad Northwestern en los Estados Unidos.
Los químicos estadounidenses finalmente en 2022 plantear una solución sobre qué hacer con estos contaminantes persistentes: una vez que el agua se calienta a entre 80 y 120 grados Celsius, los solventes y reactivos comunes pueden dañar los enlaces moleculares en químicos permanentes, explican.
“La descarboxilación en solventes polares no próticos produce un carbanión que se descompone rápidamente [a través de un proceso que implica] la eliminación de fluoruro, la adición de hidróxido y la escisión del enlace carbono-carbono”
El descubrimiento siguió a una observación de William Dichtel, profesor de química en Northwestern, y Brittany Trang, estudiante de doctorado, quienes notaron que, aunque las moléculas de PFAS contienen una larga “cola” de enlaces carbono-flúor que permanecen impermeables a las fuerzas de la naturaleza. , su grupo “cabeza” a menudo contiene átomos de oxígeno cargados, que reaccionan fuertemente con otras moléculas.
Entonces, los científicos se dispusieron a construir una “guillotina química” calentando el PFAS en agua con dimetilsulfóxido e hidróxido de sodio, que cortó la cabeza y dejó una cola reactiva expuesta.
“Eso desencadenó todas estas reacciones y comenzó a expulsar átomos de flúor de estos compuestos para formar fluoruro, que es la forma más segura de flúor”, dice Dichtel. “Aunque los enlaces carbono-flúor son súper fuertes, ese grupo de cabeza cargado es el talón de Aquiles”.
Los científicos ya han logrado degradar 10 tipos de ácidos perfluoroalquil carboxílicos (PFCA) y ácidos perfluoroalquil éter carboxílico (PFECA), incluido el ácido perfluorooctanoico (PFOA).
El nuevo método funcionará para la mayoría de los químicos permanentes que contienen ácidos carboxílicos, dicen. Con suerte, también ayudará a identificar puntos débiles en otras clases de PFAS.
Sin embargo, a pesar de los resultados alentadores, será necesario realizar más investigaciones para ver la mejor manera de erradicar los miles de otros tipos de PFAS, pero es posible que pronto tengamos un método para erradicar estos químicos dañinos para siempre de la naturaleza.
Ecoportal.net
Con información de: https://www.eurekalert.org/