اكتشف باحثون في جامعة كاليفورنيا - ريفرسايد نوعا من البكتيريا التي يمكنها تحليل بعض أنواع المركبات الكيميائية من فئة PFAS في المياه الملوثة، مما قد يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة لتنظيف المياه. تعرف هذه المواد باسم "المواد الكيميائية الأبدية" بسبب قدرتها العالية على البقاء في البيئة. يتناول هذا البحث الإنزيمات الحاسمة التي يمكن تعزيزها لتوسيع نطاق استخدامها في محاربة هذه الملوثات الدائمة.

المواد الكيميائية الأبدية

تُعرف مركبات PFAS (per- and polyfluoroalkyl substances) باسم "المواد الكيميائية الأبدية" نظرًا لقوة الروابط الكيميائية بين الكربون والفلور، والتي تجعلها مقاومة للتحلل في البيئة. ومع ذلك، اكتشف العلماء في جامعة كاليفورنيا - ريفرسايد بكتيريا تنتمي إلى جنس Acetobacterium، ولديها القدرة على كسر هذه الروابط في المركبات غير المشبعة من PFAS.

اكتشاف البكتيريا المحللة

تم العثور على هذه الأنواع البكتيرية في بيئات مياه الصرف الصحي حول العالم، ويُعد هذا الاكتشاف الأول من نوعه لبكتيريا قادرة على القيام بعملية "الفلورة الاختزالية" لتفكيك مركبات PFAS. وأوضح الباحث الرئيسي في الدراسة، يو جيي مين، أن هذه البكتيريا قادرة على تحليل المركبات غير المشبعة التي تحتوي على روابط مزدوجة بين ذرات الكربون.

الإنزيمات ودورها في التحلل

أحد أهم الاكتشافات في هذه الدراسة هو التعرف على الإنزيمات المسؤولة عن كسر الروابط بين الكربون والفلور في مركبات PFAS. هذا الاكتشاف يمهد الطريق أمام المهندسين الحيويين لتحسين أداء هذه الإنزيمات وجعلها قادرة على تحليل أنواع أخرى من مركبات PFAS. تعد الإنزيمات بروتينات تعمل كمحفزات للتفاعلات الكيميائية الحيوية، وبالتالي فإن فهم آلية عمل هذه الإنزيمات قد يسمح بتطوير إنزيمات أكثر فعالية.

التوسع في قدرات التحلل الحيوي

في دراسة سابقة نُشرت العام الماضي، تمكن الباحث يو جيي مين من تحديد كائنات دقيقة أخرى قادرة على كسر الروابط بين الكربون والكلور في مركبات PFAS المكلورة. يؤدي هذا التحلل إلى عمليات إزالة فلورية تلقائية تدمر هذه الملوثات. الاكتشاف الجديد يوسع بشكل كبير نطاق مركبات PFAS التي يمكن التخلص منها بطرق بيولوجية.

التطبيقات الاقتصادية والبيئية

يعتبر استخدام البكتيريا في معالجة المياه الجوفية حلاً فعالاً من حيث التكلفة، حيث تقوم هذه البكتيريا بتدمير الملوثات قبل وصول المياه إلى الآبار. تشمل هذه العملية حقن المياه الجوفية بالبكتيريا المناسبة إلى جانب المغذيات التي تعزز نموها.

نظرًا لأن مركبات PFAS ترتبط بالإصابة بالسرطان وغيرها من المشاكل الصحية، فرضت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) في وقت سابق من هذا العام حدوداً صارمة على مستويات بعض المواد الكيميائية الأبدية في مياه الشرب، حيث لا تتجاوز أربعة أجزاء لكل تريليون. وقد أدى ذلك إلى دفع مقدمي خدمات المياه للبحث عن حلول لتنقية المياه من هذه المواد.

استخدامات مركبات PFAS

منذ الأربعينيات من القرن الماضي، تم استخدام مركبات PFAS في آلاف المنتجات الاستهلاكية بسبب قدرتها على مقاومة الحرارة والماء والزيوت. تشمل الأمثلة على هذه المنتجات رغوات إطفاء الحرائق، وأوراق التغليف المقاومة للشحوم مثل أكياس الفشار الميكروويف وصناديق البيتزا، بالإضافة إلى المنتجات الطاردة للبقع والماء المستخدمة في السجاد والأثاث والملابس.

اكتشاف هذه البكتيريا القادرة على تحليل المركبات الكيميائية الأبدية يقدم أملاً كبيراً في مواجهة التحديات البيئية المرتبطة بتلوث المياه، ويوفر فرصة لتطوير حلول فعالة ومجدية اقتصاديا للحفاظ على صحة الإنسان والبيئة.