المواد الكيميائية الدائمة: العدو الجديد للسلفونات المشبعة بالفلور المشبع بالفلور: محفز جديد يكسر أقوى روابط الكربون والفلور في درجة حرارة الغرفة

في 17 يوليو/تموز، نشرت مؤسسة NeoWin الإعلامية المتخصصة في التكنولوجيا تدوينة على مدونتها أفادت بأن علماء من جامعة جوته في فرانكفورت نجحوا في تطوير نوع جديد من المحفزات القادرة على تحلل مواد البيرفلورو ألكيل والبولي فلورو ألكيل (PFAS) دون استخدام معادن باهظة الثمن أو سامة، ويمكنها العمل في درجة حرارة الغرفة.

كما نعلم جميعا، نسيج من الألياف الزجاجية المطلي ب PTFE مادة عزل صناعي أساسية ومقاومة للحريق، تُستخدم في صناعات البتروكيماويات والطاقة الحرارية والغاز الطبيعي المسال. وهي أيضًا أحد المنتجات الرئيسية لشركة سنتكس. ومع ذلك، يحتوي هذا الطلاء حتمًا على مركبات PFAS. والآن، يُبشّر هذا الاكتشاف الجديد بحل مشكلة PFAS. نحتفل بصدق بهذا الإنجاز ونُشيد بالعلماء على اكتشافهم.

PFAS هي فئة من المركبات العضوية الصناعية، تتميز بثباتها الكيميائي والحراري العاليين، وخواصها الكارهة للماء. تُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية والمنتجات الاستهلاكية.

لا تتحلل مركبات PFAS بسهولة ويمكن أن تبقى في البيئة لفترة طويلة، مما أكسبها لقب "المواد الكيميائية الدائمة". ويمكن أن تتراكم في الكائنات الحية والنظم البيئية.

إن استمرارية PFAS ترجع في المقام الأول إلى رابطة الكربون والفلور (CF)، وهي واحدة من أقوى الروابط الكيميائية وتتطلب عادة درجات حرارة عالية أو مواد كيميائية قاسية لكسرها.

لا تستخدم أحدث طريقة طوّرها العلماء معادن باهظة الثمن أو سامة مثل البلاتين أو الإيريديوم، بل تستخدم محفّزًا لكسر هذه الروابط في درجة حرارة الغرفة.

جوهر هذا المحفز هو بنية قائمة على البورون تُعرف باسم 9,10-ثنائي هيدرو-9,10-ثنائي بورانثراسين (DBA). عند إضافة إلكترونين إلى DBA، يصبح نشطًا بما يكفي لمهاجمة جزيئات PFAS.

قام فريق البحث باختبار الفلوروبنزين المحتوي على 1 إلى 6 ذرات فلور في مذيب THF (رباعي هيدروفوران).

تظهر الأبحاث أن المحفز يعمل في المقام الأول بطريقتين: عندما يكون هناك عدد أقل من ذرات الفلور، فإنه يعمل مثل كاشف نووي قائم على البورون، مما يساعد في كسر الروابط التساهمية مثل الهالوجين الكربوني (على سبيل المثال، الكلور) من خلال تفاعل من نوع SNAr؛ عندما يكون هناك المزيد من ذرات الفلور، فإنه يعمل كعامل اختزال، مما يوفر الإلكترونات ويزيل ذرات الهيدروجين.

قال طالب الدكتوراه كريستوف بوخ ببساطة: "لكسر رابطة CF، نحتاج إلى إلكترونات، ويمكن لمحفزنا نقل الإلكترونات بكفاءة عالية للغاية. حتى الآن، كنا نستخدم المعادن القلوية مثل الليثيوم كمصدر للإلكترونات، لكننا نستكشف استخدام التيار الكهربائي بدلاً من ذلك، مما سيجعل العملية أبسط وأكثر كفاءة."

لاحظ فريق البحث أيضًا إمكانات هذه التقنية في معالجة مركبات PFAS. تحتوي العديد من الأدوية على الفلور لإطالة مدة مفعولها أو تعزيز فعاليتها. وأوضح البروفيسور ماتياس فاغنر: "بفضل هذا المحفز، أصبح لدينا الآن أداة للتحكم الدقيق في مستوى الفلورة في هذه المركبات".

مرجع:

• منزل تكنولوجيا المعلومات
• جامعة جوته فرانكفورت
• الجمعية الكيميائية الأمريكية

الوسم: PFAS