LEDライトは永久化学物質を分解する鍵となるかもしれない

比較的穏やかな新しい浄化法は、単純な化学溶液と可視LEDライトを組み合わせることで、一晩で特定の「永久化学物質」を100パーセント除去できると報告されている。先月、学術誌「アンゲヴァンテ・ケミー・インターナショナル・エディション」に発表された結果は、この画期的な技術が、クリーンエネルギー生産と医薬品の主要成分であるフッ素イオンをリサイクル用に効果的に分離できることも示している。

マイクロプラスチックとともに、ポリおよびパーフルオロアルキル化合物 (PFAS) は、今日最も差し迫った環境汚染物質の 1 つと考えられています。寿命が長く、耐熱性と耐水性に優れていることで知られるこれらの「永遠の化学物質」は、テフロンが 1938 年に登場して以来、ノンスティック調理器具から消火泡、衣類 (人体内部は言うまでもありません) まで、あらゆるものに含まれています。残念ながら、PFAS はマイクロプラスチックの同族と同様に、ホルモンの乱れやがんなど、数え切れないほどの健康問題を引き起こすという証拠が増えています。そして、その名前が示すように、これらの「永遠の化学物質」の蓄積は、対処されない限り、南極のような遠く離れた環境に何世代にもわたって残ることになります。

最近の進歩により、廃棄 PFAS を安全に破壊する方法が数多く提案されているが、こうした方法はコストがかかり、エネルギーを大量に消費し、複雑であることが多い。しかし、日本の立命館大学の研究チームが開発したこの新しいシステムでは、わずか華氏 100 度の「穏やかな条件」しか必要としない。人間にとって最も快適な温度ではないが、ほとんどの PFAS を分解するのに現在必要な平均華氏 752 度よりはるかに低い。

ニューアトラス 研究チームはまず、銅で一部が変性した硫化カドミウム（CdS）の半導体ナノ結晶、トリエタノールアミン（TEOA）化合物、水を使用して溶液を作成する。次に、PFAS、この場合はパーフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）を溶液に混ぜ、405ナノメートル波長のLEDライトに長時間さらして光触媒反応を開始させる。この段階で、ナノ結晶が励起され、PFOS分子を引き付ける。同時に、電子も励起され、分子と化学反応を起こすのに十分なエネルギーを蓄積し、炭素-フッ素結合を破壊して、永久に残る化学物質のフッ素イオンを除去できるようにする。

[関連:紙とプラスチックのストローから「永遠の化学物質」が検出される]

研究者たちは、可視 LED ライトに 8 時間さらしただけで、PFOS サンプルのフッ素除去率を 100 パーセントにまで高めました。また、研究チームは 24 時間の照射後、ナフィオンからフッ素イオンを 81 パーセント除去することに成功しました。フッ素ポリマーであるナフィオンは、電気分解や電池のイオン交換膜としてよく使用されます。

「提案された方法は、穏やかな条件下で多様なパーフルオロアルキル物質を効果的に分解するのに有望です」と、立命館大学応用化学教授で研究主執筆者の小林洋一氏は7月23日の付随声明で述べ、さらに最適化を進めれば「持続可能なフッ素リサイクル社会の構築に大きく貢献できる」と付け加えた。