PFAS được gắn cho biệt danh là "hóa chất vĩnh cửu" hoàn toàn có lý do. Các hợp chất công nghiệp này có độ bền hóa học cao đến mức chúng có thể tồn tại trong môi trường và bên trong cơ thể con người hàng năm, thậm chí hàng thập kỷ. Chúng đã được phát hiện trong nước uống, bao bì thực phẩm, nước mưa và máu của con người trên khắp thế giới, biến chúng thành một trong những bài toán ô nhiễm khó giải quyết nhất mà các nhà khoa học phải đối mặt ngày nay.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu có thể đã tìm ra một manh mối quan trọng để cuối cùng có thể phá vỡ cấu trúc của chúng, thay vì chỉ lọc bỏ chúng một cách đơn thuần.

Một nghiên cứu mới cho thấy tia cực tím (UV) cường độ cao có thể kích hoạt quá trình tiêu hủy PFAS mà không cần thêm bất kỳ hóa chất nào khác. Quan trọng hơn, các nhà nghiên cứu đã xác định được "nhân tố cốt lõi" đứng sau phản ứng này: các gốc hydro tự do (hydrogen radicals) — những hạt có tính phản ứng cực cao được hình thành từ nước trong quá trình tiếp xúc với tia UV.

Kết quả này thách thức các lý thuyết trước đây về cách thức phân hủy PFAS. Các nghiên cứu trước đó cho rằng các dạng phản ứng khác mới là tác nhân chịu trách nhiệm chính. Bằng cách xác định các gốc hydro tự do là yếu tố chủ chốt, các nhà nghiên cứu đã có được một bức tranh rõ ràng hơn về các phản ứng hóa học diễn ra.

Vì sao phát hiện này lại quan trọng

Việc hiểu rõ cơ chế đằng sau quá trình phân hủy PFAS có thể giúp các nhà khoa học phát triển các hệ thống xử lý hiệu quả hơn.

Các gốc hydro tự do có tính phản ứng rất mạnh và có khả năng tấn công các phân tử PFAS bằng cách loại bỏ các nguyên tử flo. Theo thời gian, điều này làm suy yếu các hợp chất và bẻ gãy chúng thành các chất nhỏ hơn, ít bền vững hơn. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng phản ứng này hoạt động tốt nhất dưới ánh sáng UV năng lượng cao, đặc biệt là ở các bước sóng dưới 300 nanômét.

Theo Phó Giáo sư Zongsu Wei từ Đại học Aarhus, người dẫn đầu nghiên cứu, những phát hiện này có thể định hướng cho việc phát triển các công nghệ làm sạch tốt hơn.

"Chúng ta biết rằng PFAS cực kỳ ổn định vì các liên kết carbon-flo rất mạnh, và việc bẻ gãy các liên kết đó là thách thức chính. Bằng cách xác định các gốc hydro tự do là động lực chi phối, giờ đây chúng tôi đã có một hướng đi rõ ràng hơn về cách thiết kế các công nghệ hiệu quả và bền vững hơn để thực sự tiêu hủy các hóa chất này, thay vì chỉ loại bỏ chúng," ông cho biết.

Bước tiến vượt ra ngoài phương pháp lọc thông thường

Phó Giáo sư Wei lưu ý rằng nhiều phương pháp hiện tại chỉ chuyển dịch PFAS từ nơi này sang nơi khác chứ không loại bỏ hoàn toàn chúng.

"Ngày nay, nhiều công nghệ có thể lọc PFAS ra khỏi nước, nhưng chúng không làm chúng biến mất. Mục tiêu thực sự là sự phân hủy: bẻ gãy hoàn toàn các phân tử. Việc hiểu rõ cơ chế là điều thiết yếu nếu chúng ta muốn đạt được điều đó theo một phương pháp xanh và có thể mở rộng quy mô."

Các nhà nghiên cứu cũng thận trọng lưu ý rằng những phát hiện mới này chưa phải là giải pháp tức thời cho nạn ô nhiễm PFAS. Quá trình phân hủy vẫn còn tương đối chậm và các hợp chất trung gian vẫn có thể hình thành trong quá trình xử lý. Dẫu vậy, việc xác định được động lực hóa học chính đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc hiểu cách thức các chất ô nhiễm này cuối cùng có thể bị tiêu hủy một cách hiệu quả hơn.

Nghiên cứu gợi mở rằng ngay cả những chất ô nhiễm cực kỳ bền vững cũng có thể bị khuất phục một khi các nhà khoa học hiểu rõ bản chất hóa học đằng sau chúng.