שמים סוף לכימיקלים הנצחיים

תארו לעצמכם חומרים שעמידים כמעט בפני כל דבר: מים, חום קיצוני, שמנים ותנאים קיצוניים נוספים. אלו הם ה-PFAS, קבוצת תרכובות סינתטיות שמורכבות משרשראות פחמן שקושרות אטומי פלואור, ופותחו באמצע המאה ה-20 לשימושים תעשייתיים ויומיומיים. בזכותן יש לנו מחבתות טפלון חסינות בפני הדבקה, בגדים דוחי מים וקצף כיבוי אש יעיל במיוחד.

לצד היתרונות, החומרים האלו יוצרים גם בעיה סביבתית ובריאותית חמורה: כיוון שהם כמעט בלתי ניתנים לפירוק בטבע, הם מצטברים במי השתייה, בקרקעות ואפילו בגופנו – ומחקרים קישרו אותם לבעיות בריאותיות חמורות כמו סרטן, פגיעה במערכת החיסון והשפעות שליליות על המערכות ההורמונליות. זאת הסיבה שהם מכונים “הכימיקלים הנצחיים”.

עם השנים התחדדה ההבנה שהזיהום מ-PFAS דורש פתרון דחוף, אך לא נמצאה שיטה יעילה להשמדת התרכובות, מה שהפך את המאבק בהם לאתגר עולמי. מחקר חדש יכול לשנות את התמונה. צוות חוקרים מסין פיתח שיטה חדשנית לפירוק הכימיקלים באמצעות שילוב של אור וזרז – קטליזטור, חומר שמאפשר או מאיץ תגובות כימיות בלי להשתנות בעצמו. זרזים הם חלק בלתי נפרד מחיינו; דוגמה אחת לכך היא הממיר הקטליטי במכוניות, שמפרק גזי פליטה רעילים לגזים בטוחים יותר.

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature, השתמשו החוקרים בזרז שמופעל על ידי אור על-סגול, בתהליך שנקרא פוטוקטליזה. בתהליך הזה האור מעורר בזרז תגובות שמסוגלות לשבור קשרים כימיים עמידים במיוחד, כמו אלו שבין פחמן לפלואור – שהם בין סוגי הקשרים החזקים בטבע – בטמפרטורות נמוכות ובתנאים מתונים יחסית.

עתיד ורוד?

החוקרים התמקדו בטפלון (PTFE), חומר פלואורי שנפוץ במחבתות ובכלי מטבח. הם חשפו אותו לזרז מתקדם שהופעל על ידי אור גלוי, והצליחו לפרק אותו בטמפרטורות של 40–60 מעלות צלזיוס בלבד – לעומת 500 מעלות או יותר בשיטות המסורתיות. התהליך הזה הפך את הטפלון לתוצרים פשוטים יותר, כמו פחמן אמורפי (חומר דמוי פחם) ומלחים פלואוריים שאינם מזיקים. החוקרים השתמשו בטכנולוגיות מתקדמות כמו ספקטרוסקופיה גרעינית וצילומי רנטגן. כדי לעקוב אחרי הפירוק הם זיהו קודם כל את חומרי המוצא – המגיבים – ואת התוצרים של התגובה. לאחר מכן עקבו אחרי השינוי בכל אחד מהם.

הממצאים הפתיעו לטובה: כמעט 96 אחוז מהפלואור בטפלון שוחרר בצורה בטוחה, והכימיקלים המסוכנים פורקו לחלוטין. המשמעות עצומה – השיטה החדשה מציעה פתרון ירוק, ויעיל יותר לבעיה סביבתית שנחשבה עד כה בלתי פתירה. בעתיד היא גם עשויה לשמש לניקוי מי שתייה, לטיהור קרקעות חקלאיות מזוהמות ולצמצום החשיפה של בני אדם לכימיקלים מסוכנים.

אף שהטכנולוגיה עדיין בשלבי ניסוי ראשוניים, הפוטנציאל שלה ברור: היא מסמנת לא רק התקדמות מדעית אלא גם תקווה אמיתית לעולם נקי ובריא יותר. ייתכן שבעזרת הפיתוח הזה נצליח להתמודד עם חלק מהאתגרים הסביבתיים הגדולים של ימינו, וליצור עתיד שבו כימיקלים מזיקים יהפכו לנחלת העבר.