Χημεία

Τα καθαριστικά δίνουν τη δυνατότητα εύκολης απομάκρυνσης λεκέδων από τους τάπητες και τα ρούχα χάρη σε κάποιες ουσίες, τους φθοροεπιφανειοδραστικούς παράγοντες. Αλλά το πλεονέκτημα αυτό έχει κάποιο τίμημα: οι διαδικασίες παραγωγής των επιφανειοδραστικών παραγόντων ―οι οποίοι χρησιμοποιούνται επίσης για τη βελτίωση των μπογιών και των βερνικιών― οδηγούν στην απελευθέρωση κάποιων χημικών ουσιών στο περιβάλλον. Τα Κέντρα για τον Έλεγχο και την Πρόληψη Ασθενειών (CDC) υπολογίζουν ότι το 95% του πληθυσμού των ΗΠΑ φέρει στον οργανισμό του μια μικρή τουλάχιστον ποσότητα ενός από τα πιο κοινά προϊόντα διάσπασης των φθοροεπιφανειοδραστικών παραγόντων, του περφθοροοκτανοϊκού οξέος (PFOA). Τον περασμένο Ιούλιο [2005], συμβουλευτικό όργανο της Υπηρεσίας Προστασίας Περιβάλλοντος (EPA) των ΗΠΑ συνέστησε στην EPA να κατηγοριοποιήσει την εν λόγω χημική ένωση ως «πιθανό» καρκινογόνο για τους ανθρώπους παράγοντα. Ο Καναδάς έχει ήδη απαγορεύσει κάποιες χημικές ενώσεις που όταν διασπώνται απελευθερώνουν PFOA. Οι χημικοί, ωστόσο, αλλάζουν τώρα τη δομή των φθοροεπιφανειοδραστικών παραγόντων, ώστε αυτοί να κάνουν τελικά την ίδια ακριβώς δουλειά αλλά με ακόμη μεγαλύτερη ασφάλεια και μέριμνα για το περιβάλλον.

Οι φθοροεπιφανειοδραστικοί παράγοντες αποτελούνται βασικά από αλυσίδες ατόμων άνθρακα οι οποίες «περιβάλλονται» από άτομα φθορίου. Οι μακριές δύσκαμπτες αλυσίδες είναι πιο αποδοτικές, διότι έχουν πολλά μόρια άνθρακα-φθορίου στην επιφάνειά τους ―στο σημείο δηλαδή όπου μπορούν αυτά να κάνουν τη δουλειά τους―, ενώ ταυτόχρονα διατηρούν μεγάλο μέρος της αλυσίδας τους εντός του υποστρώματος. Στα καθαριστικά (την πιο απαιτητική εφαρμογή τους), τα μόρια αυτά «στοιβάζονται σφιχτά» το ένα δίπλα στο άλλο, ώστε οι κορυφές τους να σχηματίζουν μια αόρατη προστατευτική πανοπλία. Όμως, ακριβώς στο μήκος της αλυσίδας οφείλεται και το περιβαλλοντικό πρόβλημα. Οι φθοροεπιφανειοδραστικοί παράγοντες που διαθέτουν μεγάλου μήκους αλυσίδες ―με τον βασικό τους σκελετό να αποτελείται συνήθως από 8 άτομα άνθρακα (C8)― εισέρχονται στο σώμα πιο εύκολα από τα βραχύτερα ανάλογά τους και μπορούν να διασπαστούν δίνοντας PFOA. «Το PFOA, καθώς και άλλες συναφείς φθοριοχημικές ενώσεις μεγάλου μήκους, προσκολλάται σε πρωτεΐνες του αίματος και “μεταμφιέζεται” σε κάποιο πεπτικό οξύ. Επομένως, είναι δύσκολο να απομακρυνθεί», λέει ο Jonathan Martin, ερευνητής περιβαλλοντολογικής τοξικολογίας του Πανεπιστημίου τής Αλμπέρτα στο Έντμοντον.

Ο Scott Mabury, χημικός στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο, διεξήγαγε το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς που συνδέει τους φθοροεπιφανειοδραστικούς παράγοντες με τις περιβαλλοντικές τους συνέπειες. Ένας από τους τρόπους αντιμετώπισης του προβλήματος, όπως προτείνει ο Mabury, είναι η μείωση του μήκους των αλυσίδων άνθρακα-φθορίου, ώστε οι εν λόγω χημικές ουσίες να καταστούν λιγότερο βιοδιαθέσιμες. Πράγματι, η εταιρεία 3M ακολούθησε την προσέγγιση αυτή βελτιώνοντας τα δομικά χαρακτηριστικά τού Scotchgard το 2001. Ωστόσο, η μετάβαση από C8 σε C4 είχε ως συνέπεια τη χαμηλότερη απόδοση. Προς τούτο, η 3M και άλλες εταιρείες εξακολουθούν να ψάχνουν για πιο αποτελεσματικές λύσεις.

Για να αντικαταστήσει τους φθοροεπιφανειοδραστικούς παράγοντες μεγάλου μήκους που χρησιμοποιούνται στα βερνίκια και τις μπογιές, η εταιρεία Omnova Solutions στο Ακρον τού Οχάιο κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας χημικές ενώσεις που αποτελούνται από έναν μακρύ, εύκαμπτο πολυμερή σκελετό, από όπου ξεκινούν κάθετα μικρές (C1 και C2) αλυσίδες ατόμων άνθρακα-φθορίου. Η ευκαμψία του σκελετού δίνει τη δυνατότητα στις βραχείες αλυσίδες να προσεγγίζουν την επιφάνεια και να αποδίδουν εξίσου καλά, αν όχι και καλύτερα, με τα συμβατικά C8 προϊόντα των βερνικιών και των γυαλιστικών κεριών. Από τις δοκιμές προκύπτει ότι οι ενώσεις αυτές δεν συσσωρεύονται στα ψάρια και δεν διασπώνται κατά την επεξεργασία των αποβλήτων (κατά την επεξεργασία αυτή πραγματοποιείται το μεγαλύτερο μέρος της απελευθέρωσης των επικίνδυνων χημικών ουσιών από τους συμβατικούς φθοροεπιφανειοδραστικούς παράγοντες). Οι φθοροεπιφανειοδραστικοί παράγοντες της Omnova χρησιμοποιούνται προς το παρόν σε βιομηχανικά βερνίκια και μπογιές, καθώς και σε αντιγκράφιτι καλύμματα, τα οποία κάνουν την μπογιά σπρέι να μην προσφύεται στην επιφάνεια.

Οι χημικοί έχουν προοδεύσει επίσης και στην κατά πολύ δυσκολότερη προσπάθειά τους να κατασκευάσουν καθαριστικά με μικρότερου μήκους αλυσίδες. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Νότιας Καρολίνας στο Τσάπελ Χιλ ελπίζουν ότι θα κατοχυρώσουν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μια νέα καθαριστική ουσία που θα βασίζεται σε κάποιες μικρού μήκους αλυσίδες και την οποία παρουσίασαν σε μια συνάντηση της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας (ACS) τον περασμένο Αύγουστο [2005]. Οι συγκεκριμένοι επιστήμονες βρήκαν έναν τρόπο να ενδυναμώνουν τις αλυσίδες C4 χρησιμοποιώντας «υποστηρίγματα» από επιπλέον ομάδες υδρογονανθράκων. Και απ’ ό,τι φαίνεται, τα επιτεύγματα αυτά αποτελούν απλώς μια επιφανειακή προσέγγιση του δυναμικού των φθοροεπιφανειοδραστικών παραγόντων με μικρού μήκους αλυσίδες ―στο μέλλον αναμένουμε πολλά ακόμα οφέλη.

Επιστημονικά Νέα - Φεβρουάριος, 2006