Химик из Университета Карнеги-Меллона Терренс Дж. Коллинз разработал подход, позволяющий быстро и дешево удалить более 99 процентов бисфенола А (БФА) из воды. BPA, вездесущий и опасный химикат, используемый в производстве многих пластиков, содержится в источниках воды по всему миру.
В статье, опубликованной в журнале Green Chemistry, исследовательская группа Коллинза и его сотрудники из Университета Окленда и Университета штата Орегон также собрали доказательства присутствия BPA во множестве продуктов и источников воды, а также токсичности этого химического вещества. Исследовательская группа приводит веские доводы в пользу необходимости эффективной очистки воды, загрязненной BPA, особенно промышленных сточных вод и стоков с полигонов, и предлагает простое решение.
BPA - это химическое вещество, используемое в основном в производстве поликарбонатного пластика и эпоксидных смол. Его использование настолько широко распространено - BPA можно найти в продуктах, от DVD-дисков и очковых линз до кассовых чеков, - которым регулярно подвергаются люди и дикая природа.
BPA опасен, потому что он имитирует эстроген, природный гормон, и может влиять на эндокринную систему организма. Исследования на клетках рыб, млекопитающих и человека показали, что BPA отрицательно влияет на развитие мозга и нервной системы, рост и обмен веществ, а также на репродуктивную систему.
Опасения по поводу воздействия BPA на здоровье побудили производителей начать производить продукты, не содержащие BPA, такие как детские бутылочки и бутылочки для воды, начиная с 2010 года. По иронии судьбы, многие заменители BPA также обладают такой же токсичностью, как и сам BPA.
«Заменители BPA часто не подвергались адекватным испытаниям, несмотря на то, что тестирование легко провести», - сказал Коллинз, профессор зеленой химии Терезы Хайнц в Карнеги-Меллон. «Большая группа ученых-экологов и зеленых химиков разработала методологию под названием Многоуровневый протокол эндокринных нарушений для выявления эндокринных разрушителей на самом высоком уровне современной науки, которую мы опубликовали в журнале Green Chemistry в 2013 году».
Поскольку ежегодно производится более 15 миллиардов фунтов BPA, загрязнение BPA и очистка представляют собой серьезную проблему.
"Нет никакого спасения от BPA - для любого живого существа", сказал Коллинз, профессор зеленой химии Терезы Хайнц в Карнеги-Меллон. «Массовое глобальное использование BPA обременяет и без того перегруженную инфраструктуру водоочистки, и большая часть сбросов BPA в воду просто никогда не достигает водоочистных сооружений. Наш подход имеет большой потенциал, чтобы стать гораздо лучшей стратегией восстановления для загрязненных BPA потоков сточных вод."
В настоящее время вода, загрязненная BPA, такая как промышленные отходы или стоки с полигонов, может или не может быть очищена перед тем, как она будет выпущена в окружающую среду или на очистные сооружения.
Команда Коллинза предлагает простое, эффективное и недорогое решение для очистки. Их система включает группу катализаторов, называемых активаторами TAML, небольших молекул, которые имитируют окислительные ферменты. В сочетании с перекисью водорода активаторы TAML очень эффективно разрушают вредные химические вещества в воде.
В текущей 25-страничной статье исследователи демонстрируют эффективность и безопасность активаторов TAML при разрушении BPA. Добавление TAML и перекиси водорода в воду, сильно загрязненную BPA, привело к 99-процентному снижению BPA в течение 30 минут при близком к нейтральному pH, что является нормой pH для очистки сточных вод.
Обработка TAML при этом pH заставила BPA собираться в более крупные единицы, называемые олигомерами, которые слипаются и выпадают в осадок из воды. По словам Коллинза, олигомеры можно было бы отфильтровать и утилизировать на установке по очистке воды BPA. Что наиболее важно, обширные исследования Коллинза и его сотрудников показали, что олигомеры сами по себе не вредны. Природа связей, скрепляющих молекулы BPA, не позволяет олигомерам снова превращаться в BPA.
Чтобы обеспечить безопасность обеззараженной воды, включая олигомеры, исследователи протестировали ее с помощью многоуровневого протокола для анализа эндокринных нарушений (TiPED). Они обнаружили, что вода с BPA, обработанная TAML, не проявляла эстрогенной активности и не вызывала аномалий у дрожжей и развивающихся эмбрионов рыбок данио.
Исследователи также проверили эффективность обработки TAML на воде, содержащей BPA, при pH 11. При таком более высоком pH наблюдалось снижение содержания BPA более чем на 99,9% в течение 15 минут. В отличие от обработки при рН 8,5, молекулы BPA были разрушены, и олигомеры не были обнаружены.
«Поскольку обработка TAML/перекисью водорода так легко устраняет BPA из воды при концентрациях, которые аналогичны различным потокам отходов, включая растворы для переработки бумаги и фильтрат свалок, при условии, что лабораторные исследования переносятся в реальный мир, мы можем теперь предлагают новую и простую процедуру снижения воздействия BPA во всем мире», - сказал Коллинз.