Certas bactérias podem degradar as ligações fortes que dão aos “produtos químicos eternos” sua longa vida útil, e isso sugere possíveis tratamentos de baixo custo que poderiam limpar a água dos preocupantes PFAS.
PFAS, ou substâncias perfluoroalquílicas e polifluoroalquílicassão compostos artificiais encontrados em muitos produtos. Eles contêm fortes ligações químicas que não quebra facilmentetornando-os difíceis de remover de nossos corpos e do meio ambiente.
PFAS foram ligada a uma variedade de efeitos na saúdee em abril passado, a Agência de Proteção Ambiental estabelecer limites nas concentrações de seis PFAS comuns na água potável. Este movimento destacou a necessidade de formas eficazes de limpeza águas poluídas.
Agora, em um estudo publicado em 17 de julho na revista Avanços da Ciênciaos pesquisadores relataram pela primeira vez que quatro espécies de Acetobactéria pode degradar as ligações em alguns PFAS. Isso inclui PFAS insaturados, cuja estrutura química os torna mais fáceis de quebrar do que os chamados PFAS saturados. Exemplos desses produtos químicos incluem PFMeUPA e FTMeUPA, que ainda não são regulamentados pela EPA.
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“A degradação de PFAS usando micróbios é uma das tecnologias mais procuradas no tratamento de águas residuais e na gestão de resíduos”, Nirupam Aichum professor associado de engenharia na Universidade de Nebraska-Lincoln que não estava envolvido na pesquisa, disse ao Live Science em um e-mail.
Já existem algumas abordagens eficazes para o tratamento de PFAS, incluindo filtragem e tratamento térmico. No entanto, usar abordagens biológicas envolvendo bactérias pode ter vantagens únicas. De acordo com os autores do estudo, a abordagem pode ser de baixo custo e facilmente injetada em águas subterrâneas abaixo da superfície da Terra, onde muitos tratamentos existentes são desafiadores de aplicar. Abastecimento de águas subterrâneas cerca de um terço de água potável dos EUA.
Os micróbios destacados no novo estudo quebram as ligações carbono-flúor em alguns PFAS insaturados. Este processo, conhecido como desfluoração, é conduzido por enzimas que quebram as ligações químicas, liberando assim átomos de flúor. Esses átomos geralmente matam bactérias. Mas os pesquisadores descobriram que o Acetobactéria espécies têm canais especializados que bombeiam flúor para fora de suas células e para o ambiente, permitindo que as bactérias sobrevivam.
Isso pode ser parte de um mecanismo de defesa que as bactérias desenvolveram para desintoxicar compostos que, de outra forma, as matariam, diz o principal autor do estudo. Homens Yujieprofessor associado do Departamento de Engenharia Química e Ambiental da Universidade da Califórnia (UC) Riverside, disse à Live Science por e-mail.
Depois de identificar as enzimas desfluorantes, a equipe vasculhou bancos de dados genômicos para ver se outras Acetobactéria também tinham as mesmas enzimas e bombas. Eles encontraram desfluoração Acetobactéria em amostras de águas residuais da América do Norte, Europa e algumas partes da África e Ásia. Pistas adicionais sugerem que eles também podem ser encontrados no solo e nas águas subterrâneas, observaram os autores do estudo. Acetobactéria espécies são comumente encontradas em águas residuais, mas pouco se sabe sobre elas e suas enzimas desfluorantes, disse Men.
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Em trabalhos anteriores, Men e colegas identificaram outras bactérias que poderiam quebrar o carbono-cloro ligações encontradas em alguns PFAS, desencadeando uma reação que desclorou e então destruiu os produtos químicos para sempre. A descoberta mais recente dos cientistas aumenta o número de compostos PFAS conhecidos que podem ser degradados por micróbios.
Essa linha de pesquisa pode orientar a busca por mais bactérias degradadoras de PFAS, levando à descoberta de novas enzimas e ao desenvolvimento de biotecnologias que aceleram esses processos naturais, disse Men.
A degradação microbiana de PFAS geralmente se refere ao uso de micróbios no tratamento de águas residuais para degradar PFAS antes que a água seja desinfetada e devolvida ao suprimento de água potável, disse Aich. O maior desafio dessa abordagem tem sido a raridade de micróbios que podem quebrar as ligações carbono-flúor. Mesmo que os micróbios sejam capazes de degradar os produtos químicos, a taxa de degradação pode ser lenta.
Este estudo é um dos primeiros a fornecer insights sobre os mecanismos específicos e enzimas bacterianas que podem ser isoladas e melhoradas para aumentar essas taxas de degradação, disse Aich.
Os pesquisadores estão agora trabalhando em interfaces material-micróbio que combinam a capacidade de desfluoração de bactérias com materiais que aumentam a quebra de PFAS. As propriedades desses materiais mudam em resposta a campos elétricos, e isso permite que eles destruam quaisquer subprodutos deixados pelas enzimas bacterianas, disse Chong Liuum professor associado de química e bioquímica na UCLA que liderou a pesquisa sobre interfaces. Assim, as interfaces material-micróbio fornecem um rápido golpe duplo para PFAS, Liu disse à Live Science em um e-mail.
Mais pesquisas são necessárias para desvendar a bioquímica exata das enzimas desfluorantes e seu efeito potencial em escalas maiores, disse Men.
“É muito improvável que micróbios individuais possam se tornar uma solução global para a contaminação por PFAS”, ela observou. No entanto, seu trabalho aponta para caminhos para o uso de bactérias em biotecnologias que podem funcionar sozinhas ou em combinação com outras abordagens.
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