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Persistent Pollutants

Micróbio de áreas pantanosas desintoxica contaminantes PFAS

Cientistas descobrem um micróbio que corta átomos de flúor de substâncias tóxicas de perfluoralquil

by Janet Pelley, special to C&EN
September 30, 2019 | APPEARED IN VOLUME 97, ISSUE 38

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Credit: Frank Wojciechowski
Shan Huang (à esquerda) e Peter Jaffé (à direita) da Universidade de Princeton, juntamente com Chen Chen, do Instituto de Ciências Ambientais do Sul da China (centro), extraem uma bactéria do solo das áreas pantanosas que proporcionou uma inovação na degradação de substâncias perfluoralquil.

Acesse todo o conteúdo em português da C&EN em cenm.ag/portuguese.

Produtos químicos fluorados tóxicos, conhecidos como substâncias per e polifluoralquil (PFAS), desencadearam um desafio à saúde pública devido à contaminação generalizada da água potável. Alguns cientistas apelidaram esses compostos de “substâncias químicas eternas” porque estavam praticamente imunes à degradação microbiana—até agora. Um novo estudo relata que, durante um período de 100 dias em laboratório, uma bactéria de áreas pantanosas removeu os átomos de flúor de até 60% de ácido perfluorooctanóico (PFOA) e ácido perfluorooctanossulfônico (PFOS), tornando as substâncias inofensivas (Environ. Sci. Technol. 2019, DOI: 10.1021/acs.est.9b04047). Os resultados oferecem o primeiro vislumbre de que locais contaminados com PFAS poderiam ser potencialmente limpos usando biorremediação.

PFOA e PFOS são apenas dois dos mais de 4.700 surfactantes fluorados da família PFAS. Os fabricantes usavam o PFOA em espumas de combate a incêndios e na fabricação de Teflon. As empresas também adicionavam PFOS às espumas de combate a incêndios e repelentes de manchas. Os fabricantes americanos eliminaram gradualmente os dois compostos depois que os cientistas os relacionaram ao câncer e à interrupção endócrina. Mas esses continuam sendo os PFAS mais comuns que contaminam o meio ambiente, liberados nas águas subterrâneas e superficiais pelas indústrias fluoroquímicas e o uso de espumas de combate a incêndios para treinamento e suprimir incêndios.

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Com a Agência de Proteção Ambiental dos EUA e um número crescente de estados estabelecendo níveis de aconselhamento em saúde para PFOA e PFOS em água potável, os cientistas desejam desenvolver tecnologias de biorremediação para eliminar essas substâncias. Mas os compostos resistem à degradação porque sua ligação carbono-flúor é a ligação simples mais forte ao carbono—e a chave para sua a persistência no meio ambiente, diz Peter R. Jaffé, engenheiro ambiental da Universidade de Princeton. Até o momento, os cientistas haviam identificado apenas alguns micróbios que podem quebrar parcialmente o PFOA e o PFOS. No entanto, como esses organismos são incapazes de atacar a ligação C-F, eles apenas produzem compostos perfluorados menores que ainda não são degradáveis, diz ele.

Jaffé e seu colega de Princeton, Shan Huang, principal autor do estudo, estavam trabalhando com uma cepa de bactérias Acidimicrobium, chamada A6, que ele retiraram de um pântano de Nova Jersey. O A6, que prospera em um ambiente rico em ferro e amônio, realiza uma reação conhecida como Feammox, na qual transfere elétrons do amônio para o ferro férrico, reduzindo-o a ferro ferroso (Soil Biol. Biochem. 2005, DOI: 10.1016/j.soilbio.2005.03.027). Os cientistas se perguntavam se a reação do Feammox poderia reduzir as ligações C-F no PFOA e no PFOS, quebrando-as e produzindo íons fluoretos menos tóxicos. Baixas concentrações de flúor geralmente são adicionadas à água para evitar cáries dentárias. “Decidimos testar a exposição do A6 ao PFOA e PFOS”, diz Jaffé.

A equipe cultivou o A6 no laboratório com ferro e amônio, com e sem PFOA e PFOS. Os pesquisadores acompanharam as concentrações dos dois PFAS ao longo do tempo usando cromatografia líquida—espectrometria de massa em tandem. Os cientistas também monitoraram os níveis de ferro, amônio e fluoreto com cromatografia iônica. Após 100 dias, 60% dos PFOA e PFOS desapareceram. Ao comparar a proporção de ferro ferroso produzido com amônio removido das culturas, os pesquisadores determinaram que o A6 estava transferindo elétrons para o PFAS para liberar íons fluoreto em vez de passar elétrons para ferro férrico para produzir ferro ferroso.

“Embora a defluoração seja lenta, esta pesquisa da Feammox é potencialmente transformadora”, mostrando pela primeira vez que esses compostos fluorados podem ser biodegradados, diz William Cooper, químico ambiental da Universidade da Califórnia, Irvine. Em comparação com o bombeamento de águas subterrâneas e a aplicação de tratamentos químicos ou físicos, a remediação biológica pode ser feita de maneira relativamente fácil e barata, diz ele.

Essas traduções são parte da colaboração entre C&EN e a Sociedade Brasileira de Química. A versão original (em inglês) deste artigo está disponível aqui.

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