ウォーターピッチャーやシンク下の浄水器に内蔵されたフィルターは、有害な化学物質を捕らえますが、最終的には環境に戻されてしまいます。ノースカロライナ州の研究者が、有害な化学物質を永久に除去できる新たなシステムを開発しています。
キッチンキャビネットに設置された逆浸透膜浄水システム。写真：ゲッティイメージズ
ケープフィアの水には何か恐ろしいものがある。化学大手デュポン社と、2015年に同社から分社化したケマーズ社は長年にわたり、長期残留性合成化学物質（フォーエバーケミカルズとして知られる）を製造していた。これらの化学物質はノースカロライナ州のこの一角の環境に流れ込み、最終的にケープフィア川に流れ込んだ。ここはアメリカにおけるPFAS汚染のホットスポットの一つだが、フォーエバーケミカルズはアメリカ国内の数千カ所の水道水にも含まれている。（デュポン社は2000年代初頭から、これらの化学物質をめぐる全米各地での集団訴訟に関与している。）
具体的には、デュポン社とケマーズ社は、ノンスティック調理器具に広く使用されているテフロンの製造に、PFAS（パーフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物）を使用していました。しかし、その製造過程で地下水を汚染しました。検査の結果、ノースカロライナ州のこの地域の飲料水には、連邦政府の規制値を何倍も上回るPFASが含まれている可能性があることが判明しました。PFASの健康影響は、がんや肥満のリスク増加から生殖能力の低下まで、恐ろしいものです。
「ノースカロライナ州は今もその問題に取り組んでいます」と、ノースカロライナ大学シャーロット校の化学教授、ジョーダン・ポーラー氏は言う。「ここの人々にとって大きな課題です。」シャーロットはケープフィア川から100マイル以上離れており、水道水は比較的安全だとポーラー氏は言う。しかし、ハリケーンによって汚染された水が彼の方に向かって流れてくることがある。これが、彼が新しいPFASろ過システムを考案するきっかけの一つとなった。しかも、既存のシステムとは大きく異なるシステムだ。
「こうしたろ過材の多くは、埋め立て地に捨てると、全てを浸出させてしまいます」と彼は、ピッチャー型ろ過装置や台所のシンク下の配管に取り付けられている短寿命のフィルターについて語る。ポラー氏は、フィルターからPFASを吸い出して安全に処分できるようにしたいと考えた。彼は低コストで再利用可能なフィルターを考案し、市場投入に向けて全力で取り組んでいる。「一生懸命取り組んでいます」と彼は言う。
1934年の発明からわずか100年足らずで、人類は地球をPFAS（ポリフェニレンスルフィド）化学物質で覆い尽くしました。製造業者は、洗剤、フライパン、衣類など、様々な製品にPFASを詰め込んできました。今では、事実上、どこに目を向けてもPFASの痕跡が環境中に漂っています。エベレストから南極のペンギン、そしておそらくあなたの水道水にも。
最近の新聞の調査で、イングランドの一部の飲料水にPFAS（ポリフェニレンスルホニルアミノ酪酸）が含まれていることが明らかになりました。一方、2023年に行われた別の調査では、米国の公共および民間の飲料水の45%が1種類以上のPFASに汚染されていると推定されています。環境保護庁（EPA）は、米国の公共飲料水システムの6%から10%が影響を受けていると示唆しています。
米国は昨年、特に有害なPFAS（パーフルオロアルキルスルホニルエーテル）化学物質を飲料水から禁止しましたが、一部の水質監視者は、トランプ新政権がこれらの規制を撤回するのではないかと懸念しています。さらに先月発表された重要な研究論文では、飲料水中のPFAS濃度が高い米国内の地域に住む人々は、口腔がん、肺がん、脳腫瘍など、特定のがんを発症するリスクが既に高いことが示されています。
「これらは環境中では分解されない化合物です。少なくとも人間にとって影響のある時間スケールでは分解されません」とアルバータ大学のコリン・クック氏は言う。「私たちはこれらと付き合わなければならないのです。」
PFAS分子の長寿命化の要因は、その極めて強力な炭素-フッ素結合にあります。この化学結合は、これまでに記録された中で最も強力なものの一つです。クック氏は、PFAS化学物質は水循環によって容易に移動するため、あらゆる場所に拡散すると説明しています。「風が吹き、雨が降る場所であればどこでも、これらの汚染物質が環境に放出される可能性があります。」
水からPFASを除去する主な方法は3つあります。逆浸透、活性炭ろ過、イオン交換です。逆浸透は、水を半透膜に通すことで、汚染物質を水から分離させます。一方、活性炭は、水がフィルターを通過する際に汚染物質を吸着します。
ポーラー氏は、フィルターに3つ目のタイプ、イオン交換方式を採用しました。この方式では、水は細かい砂のような素材を通過し、化学的に特定の汚染物質を吸着・ろ過します。「持続可能な素材を使用しています」と彼は言います。「天然のゼオライト（鉱物）です。地中から掘り出すことができます。製造にエネルギーを費やす必要はありません。」
ポーラー氏によると、この素材は微視的に見ると複雑な形状をしているという。彼はそれを「小さな棒の山」と表現し、その間を水分子が通過できるとしている。つまり、表面積が広く、有害物質を吸着して除去できるのだ。フィルターがPFASなどの不要な物質でいっぱいになったら、特殊な液体を使って化学的に汚染物質を吸着することで再生できるとポーラー氏は言う。「何百回も繰り返し試しましたが、性能の低下は見られません」と彼は言う。彼と同僚たちは、2023年にこのアプローチの原理を説明した論文を発表した。
回収されたPFASは理想的には処理に送られ、炭素-フッ素結合を完全に切断し、安全に処分される。ポーラー氏は、ノースカロライナ州でこの処理が可能だとする企業を特定した。この処理には、PFASを加熱・加圧するためのエネルギーが必要となる。ポーラー氏によると、そうでなければ、これらの化合物が再び環境中に放出され、毒性のサイクルが永続化するリスクがあるという。彼はさらに、このフィルターが早ければ今年後半にも市場に出ることを期待していると付け加えた。一方、PFAS物質を地下に長期封じ込めまたは貯蔵することを提唱する企業もある。
PFAS（パーフルオロアルキルスルホニルエーテル）は合計で1万種類以上存在し、特に有害とされるものもあります。特にPFOAとPFOSは非常に危険であるため、米国を含む多くの国で既に製品への使用が禁止されています。それにもかかわらず、非営利団体Environmental Working Groupのシニアサイエンティスト、ターシャ・ストイバー氏によると、他の有害なPFAS分子は、驚くほど多様な消費財に依然として含まれているそうです。「化粧品にさえ含まれています」と彼女は言います。
ストイバー氏は、現在ではほぼすべての人の体内にPFASが含まれていると付け加える。しかし、曝露リスクは居住地によって異なる。軍事基地とその周辺は、主にジェット機の火災消火に使用される泡消火剤に含まれるPFASが原因で、悪名高い汚染地域となっている。
ストイバー氏とEWGの同僚たちは、米国で入手可能な消費者向け浄水システムに注目しています。EWGのテストでは、ブリタやバーキーといったブランドの一般的なピッチャー型浄水器は、PFASを全て同じように除去するわけではないことが分かっています。しかし、EWGのテストによると、優れた性能を発揮するものもあります。例えば、米国に拠点を置くエピック・ウォーター・フィルターズ社製のピッチャー型浄水器システムなどです。
「お客様から寄せられるフィードバックの中で、PFASは間違いなく一番の汚染物質だと思います」と、Epic Water Filtersの共同創業者、ジョエル・スティーブンス氏は語る。同社がウォーターピッチャー用に製造するフィルターには、カーボンブロックが含まれている。「何千層ものカーボンファイバーがブロックに巻き付けられているんです」と彼は説明する。水がこれらのファイバーを通過すると、カーボンがPFASや塩素、鉛などの汚染物質を吸着する。
同社は約3ヶ月後、重金属とフッ化物も除去できる新しいピッチャーフィルターを発売する予定です。一部の地域では、歯の健康増進を目的としてフッ化物が水に添加されていますが、フッ化物と神経系への悪影響との関連性を懸念し、飲用を控える人もいます。しかし、科学的分析によると、米国などの国では水道水によるリスクは極めて低いことが示唆されています。
市場には非常に効果的な浄水器製品がいくつかあるが、多くの人が依然として使用済みのフィルターをゴミ箱に捨てており、最終的には埋め立て地に捨てられ、PFASが再び環境に浸出する可能性があるとストイバー氏は言う。
Epic Water Filtersの顧客は、使用済みのフィルターを同社に返却できます。「フィルターは特別なリサイクルセンターに送られ、プラスチックはリサイクルされ、内部のフィルターは焼却されます」とスティーブンス氏はフォローアップメールで述べています。
ストイバー氏の研究によると、PFAS物質の焼却方法によっては、有害な化合物が環境に放出される可能性があることが示唆されています。「使用済みの処理媒体の適切な廃棄方法については、まだ明確な指針がありません」と彼女は述べています。しかしながら、PFAS化合物は1,500℃（華氏2,730度）という極めて高温で分解することが可能です。現在、粒状活性炭などの化学添加剤を用いることで、PFAS化合物の分解に必要な熱量を低減できる可能性を研究している研究者もいます。
PFASに対する現在のアプローチには、もう一つ問題があります。「現時点で必要なのは、地域レベルでの飲料水処理です。なぜなら、その費用を個人が負担すべきではないからです」とストイバー氏は言います。「誰がフィルターを持っているか、誰が持っていないか、誰が曝露されるか、といった不公平があってはなりません。」
フロリダ州タンパなど、米国の一部の飲料水施設では大規模なPFASろ過技術の導入が進んでいるが、一部の分析によると、これを全米で実施するとコストは数十億ドルに上る可能性がある。ストイバー氏は、PFAS汚染を避ける最も効果的な戦略はそもそもこれらの化学物質を使用しないことだと述べているが、依然として多くの企業が使用しており、消費者製品からPFASが完全になくなるまでには、たとえそれが実現したとしても、長い時間がかかる可能性がある。
ストイバー氏は、今のところトランプ政権が、水道水から一部のPFAS分子を除去することを求める米国の新たな水規制を弱めるリスクがあると指摘する。「私たちは、可決されたばかりの飲料水法を守るために闘っています」と彼女は言う。「皆がそれに注目していると思います」
