Il loro carattere perenne nasce dal fatto che i batteri non li attaccano, sono difficili da incenerire, mentre la looro pervasività dipende dal fatto sono facili a diffondere dall’acqua verso i suoli circostanti.
L’acronimo PFAS sta ad indicare sostanze per-poli-fluoroalchili in cui almeno un atomo di carbonio è saturato con un Fluoro, e vengono usati per rendere resistenti ai grassi e all’acqua tessuti, carta, rivestimenti per contenitori di alimenti ma anche per la produzione di pellicole fotografiche, schiume antincendio, detergenti per la casa; possono essere presenti in pitture e vernici, farmaci e presidi medici.
I PFAS sono ritenuti contaminanti emergenti dell’ecosistema.
La pervasiva presenza di questi composti li ha portati anche nel sangue del 97% della popolazione statunitense e sono oggetto ormai di ricerca in molte acque superficiali italiane come quelle venete.
Sebbene non siano completamente compresi gli effetti sull’uomo, l’esposizione ai PFAS si associa ad una minore fertilità, effetti sullo sviluppo dei bambini, maggiori rischi per alcuni tipi di cancro, minore immunità verso le malattie gravi e maggiori livelli di colesterolo nel sangue.
Sebbene sia possibile rimuovere i PFAS mediante filtrazione resta il problema di come eliminarli definitivamente e il solo metodo efficace sono gli inceneritori ad alta temperatura o comunque metodi che richiedono molta energia.
La difficile distruttibilità di questa classe di composti è legata alla forza del legame covalente tra C e F che è meno forte di B-F, di Si-F e H-F. Questo legame è anche relativamente corto ed ha parziale carattere ionico.
Da notare che questo legame si accorcia con l’aumentare del numero di fluori legati aumentando così la loro inerzia chimica. Dal fluorometano al tetrafluorometano il legame passa da 1,385 a 1,319 Angstrom.
Su phys.org è apparsa una ricerca su un nuovo possibile modo di degradare i PFAS in condizioni molto più facili usando NaOH in Dimetilsolfossido in condizioni blande di temperatura e pressione per quei composti che hanno ad una estremità della loro catena un gruppo carbossilico, COOH.
Il gruppo di lavoro americano trovò il punto debole di alcuni di questi PFAS nell’estremità della molecola dove spesso c’è un gruppo caricato negativamente che contiene ossigeni.
Secondo la ricerca, dopo la decarbossilazione della molecola in DMSO e NaOH si forma una catena reattiva che subisce spontaneamente la perdita di ioni Floruro.
Questa metodologia è stata però possibile dopo una serie di studi quantomeccanici resi possibili da computer superveloci.
Lo studio del gruppo di Dichtel ha esaminato la nuova strategia su una decina di acidi carbossilici perfluoroalchilati, PFCA, e PFECA, perfluoroalchil etere acidi carbossilici.
Visto che sono stati individuati dall’EPA americana 12mila composti PFAS, si è ancora agli inizi di una guerra lunga.
Meccanismo di Decomposizione
Riscaldando i PFCA in solventi polari aprotici come DMSO a 120C tutti si decarbossilano ad 1H- perfluoroalcani. Se la reazione è condotta in presenza di NaOH si ottengono ioni floruro, sodiotrifloroacetato e prodotti privi di fluoro come formati, ossalati, glicolati e carbonati.
Lo stesso 1H-perfluoroalcano subisce la stessa degradazione a 40 C.
Reazione di decomposizione dei PFAS
| reagente A | Reagente B | Condizioni | Prodotto A | Prodotto B |
|---|---|---|---|---|
| PFAS | NaOH | 8:1 DMSO H2O | Ione Floruro | AcTriFacetico |
| 0,089M | 30 eq | 40 °C | 90%C | 7,5%C |
Si formano anche Formiato al 31%, ossalato al 18%, Tantronato (Sale disodico del 2idrossi-propanoato) al 4%, Carbonato al 26% glicolato al 15% ed altri prodotti.
Alcuni composti perfluorurati usati
–
PFOA in NaOH DMSO + H2O a 80-120°C—>Perfluoroanione + CO2 –> perfloroalcano–> perfloroalchene
PFOA in DMSO a 120°C —> perfloroanione –>Perfluoroalcano –>perfluoroalchene + NaF—-> prodotto vari + NaF
–> –>
Successivamente la degradazione si ha la completa perdita di Floruro del perfloroalchene con decomposizione della catena ai derivati visibili in tabella.
“Gli esperimenti condotti a temperature vicine a quelle ambiente mostravano che è la decarbossilazione il processo lento e la successiva deflorizzazione e accorciamento della catena può avvenire a temperatura ambiente”.
Meccanismo complessivo della decomposizione del PFAS (Science.com)
