Scoperti batteri che possono abbattere i Pfas

Sarà possibile bonificare biologicamente alcuni "prodotti chimici per sempre"?

[1 Giugno 2023]

Lo studio “Substantial defluorination of polychlorofluorocarboxylic acids triggered by anaerobic microbial hydrolytic dechlorination”, pubblicato su Nature Water da un team di scienziati del Department of chemical and environmental engineering dell’università della California – Riverside (UCR) guidato da Bosen Jin, ha identificato due specie di batteri del suolo che abbattono le cosiddette “sostanze chimiche per sempre”, in particolare il n sottogruppo di sostanze per- e poli-fluoroalchiliche, o PFAS, che hanno uno o più atomi di cloro all’interno della loro struttura chimica, dando speranza per la bonifica biologica a basso costo degli inquinanti industriali.

A causa dei loro legami carbonio-fluoro insolitamente forti, i PFAS e altre sostanze chimiche “per sempre” persistono nell’ambiente per decenni o molto più a lungo. Sorprendentemente, il team dell’UCR ha scoperto che «I batteri scindono i legami cloro-carbonio dell’inquinante, che avvia una catena di reazioni che distruggono le strutture chimiche per sempre, rendendole innocue».

L’autrice senior dello studio, Yujie Men, spiega che «Quello che abbiamo scoperto è che i batteri possono prima scindere il legame carbonio-cloro, generando intermedi instabili. E poi quegli intermedi instabili subiscono la defluorurazione spontanea, che è la scissione del legame carbonio-fluoro».

I PFAS clorurati sono un grande gruppo di questa pericolosa famiglia chimica che conta migliaia di composti e includono una varietà di fluidi idraulici non infiammabili utilizzati nell’industria e composti utilizzati per realizzare pellicole chimicamente stabili che fungono da barriere contro l’umidità in varie applicazioni industriali, di imballaggio ed elettroniche.

Le due specie di batteri – Desulfovibrio aminophilus e Sporomusa sphaeroides – identificate dal team della  Men sono presenti in natura e vivono nei microbiomi sotterranei dove le acque sotterranee possono essere contaminate da PFAS.

Il team di scienziati californiani (tutti di origine asiatica) spiega che «Per bonifiche rapide, un nutriente poco costoso, come il metanolo, potrebbe essere iniettato nelle acque sotterranee per promuovere la crescita batterica. Questo aumenterebbe notevolmente la presenza dei batteri per distruggere gli inquinanti in modo più efficace. Se i batteri non sono già presenti, l’acqua contaminata potrebbe essere inoculata con una delle specie batteriche».

Il nuovo studio si basa sul precedente report “Microbial Defluorination of Unsaturated Per- and Polyfluorinated Carboxylic Acids under Anaerobic and Aerobic Conditions: A Structure Specificity Study”, pubblicato su Environmental Science & Technology nell’aprile 2022 da un team dll’UCR e della Northeastern University guidato sempre dalla Men,  che aveva già  dimostrato che i microbi possono abbattere una classe ostinata di PFAS chiamati acidi carbossilici fluorurati.

Questo ultimo studio sui PFAS dell’UCR arriva mentre l’Environmental protection agency Usa  sta promulgando nuove normative per stimolare la bonifica delle falde idriche contaminate da PFAS, perché queste sostanze chimiche sono state collegate a una serie di effetti sulla salute, tra cui cancro, malattie renali e interruzioni ormonali. Un problema drammaticamente presente anche in Italia.

A partire dagli anni ’40, grazie alla loro capacità di formare rivestimenti protettivi che resistono al calore, all’acqua e ai lipidi, i composti PFAS sono stati ampiamente utilizzati in migliaia di prodotti di consumo, inclusi involucri e contenitori di carta resistenti al grasso e prodotti antincendio.

I microbi sono stati a lungo utilizzati per la pulizia biologica di fuoriuscite di petrolio e altri inquinanti industriali, incluso il solvente industriale tricloroetilene o TCE, che la Men ha studiato. Ma la scienziata avverte che «Ciò che si sa sull’uso di microrganismi per ripulire i PFAS è ancora agli inizi». La sua scoperta è comunque molto promettente perché «I trattamenti biologici, se sono disponibili microbi mangiatori di inquinanti efficaci, sono generalmente meno costosi e più rispettosi dell’ambiente rispetto ai trattamenti chimici. I microbi mangiatori di sostanze inquinanti possono anche essere iniettati in luoghi sotterranei difficili da raggiungere».

La Men conclude: «Identificare le specie di batteri che distruggono determinate sostanze chimiche per sempre è stato un grande passo avanti. Ora sappiamo quali sono, Quindi, possiamo utilizzare le colture pure per comprendere ulteriormente i meccanismi di degradazione, quali enzimi sono coinvolti e se possiamo manipolarli o modificarli per renderli migliori».