Μόνιμες χημικές ουσίες: Ένας νέος καταλύτης σπάει τους ισχυρότερους δεσμούς άνθρακα-φθορίου σε θερμοκρασία δωματίου

Στις 17 Ιουλίου, το τεχνολογικό μέσο ενημέρωσης NeoWin δημοσίευσε μια ανάρτηση σε ιστολόγιο, στην οποία αναφέρεται ότι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Γκαίτε της Φρανκφούρτης ανέπτυξαν έναν νέο τύπο καταλύτη που μπορεί να διασπάσει τις υπερ- και πολυφθοροαλκυλικές ουσίες (PFAS) χωρίς τη χρήση ακριβών ή τοξικών μετάλλων και μπορεί να λειτουργήσει σε θερμοκρασία δωματίου.

Όπως όλοι γνωρίζουμε, Ύφασμα από υαλοβάμβακα με επικάλυψη PTFE είναι ένα βασικό βιομηχανικό μονωτικό και πυράντοχο υλικό που χρησιμοποιείται στις βιομηχανίες πετροχημικών, θερμικής ενέργειας και υγροποιημένου φυσικού αερίου. Είναι επίσης ένα από τα κύρια προϊόντα της Suntex. Ωστόσο, η επίστρωση περιέχει αναπόφευκτα PFAS. Τώρα, αυτή η νέα ανακάλυψη προσφέρει ελπίδα για την επίλυση του προβλήματος των PFAS. Γιορτάζουμε ειλικρινά αυτό το επίτευγμα και συγχαίρουμε τους επιστήμονες για την ανακάλυψή τους.

Τα PFAS είναι μια κατηγορία τεχνητών οργανικών ενώσεων που είναι γνωστές για την υψηλή χημική σταθερότητα, τη θερμική σταθερότητα και τις υδρόφοβες ιδιότητές τους. Χρησιμοποιούνται ευρέως τόσο σε βιομηχανικές εφαρμογές όσο και σε καταναλωτικά προϊόντα.

Τα PFAS δεν είναι εύκολα αποικοδομήσιμα και μπορούν να παραμείνουν στο περιβάλλον για μεγάλο χρονικό διάστημα, γεγονός που τους χάρισε το παρατσούκλι "χημικά για πάντα". Μπορούν να συσσωρεύονται σε ζωντανούς οργανισμούς και οικοσυστήματα.

Η ανθεκτικότητα των PFAS οφείλεται κυρίως στον δεσμό άνθρακα-φθορίου (C-F), ο οποίος είναι ένας από τους ισχυρότερους χημικούς δεσμούς και συνήθως απαιτεί υψηλές θερμοκρασίες ή σκληρές χημικές ουσίες για να σπάσει.

Η τελευταία μέθοδος που ανέπτυξαν οι επιστήμονες δεν χρησιμοποιεί ακριβά ή τοξικά μέταλλα όπως η πλατίνα ή το ιρίδιο. Αντίθετα, χρησιμοποιεί έναν καταλύτη για να σπάσει αυτούς τους δεσμούς σε θερμοκρασία δωματίου.

Ο πυρήνας αυτού του καταλύτη είναι μια δομή με βάση το βόριο, γνωστή ως 9,10-διυδρο-9,10-διβοραανθρακένιο (DBA). Όταν προστίθενται δύο ηλεκτρόνια στο DBA, αυτό γίνεται αρκετά ενεργό ώστε να επιτίθεται σε μόρια PFAS.

Η ερευνητική ομάδα δοκίμασε φθοροβενζόλιο που περιείχε 1 έως 6 άτομα φθορίου σε διαλύτη THF (τετραϋδροφουράνιο).

Η έρευνα δείχνει ότι ο καταλύτης λειτουργεί κυρίως με δύο τρόπους: όταν υπάρχουν λιγότερα άτομα φθορίου, δρα ως πυρηνόφιλο αντιδραστήριο με βάση το βόριο, βοηθώντας στη διάσπαση ομοιοπολικών δεσμών όπως ο άνθρακας-αλογόνου (π.χ. χλώριο) μέσω μιας αντίδρασης τύπου SNAr- όταν υπάρχουν περισσότερα άτομα φθορίου, λειτουργεί ως αναγωγικός παράγοντας, παρέχοντας ηλεκτρόνια και αφαιρώντας άτομα υδρογόνου.

Ο διδακτορικός φοιτητής Christoph Buch δήλωσε απλά: "Για να σπάσει ο δεσμός C-F, χρειαζόμαστε ηλεκτρόνια και ο καταλύτης μας μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρόνια με εξαιρετικά υψηλή απόδοση. Μέχρι στιγμής, χρησιμοποιούσαμε αλκαλικά μέταλλα όπως το λίθιο ως πηγές ηλεκτρονίων, αλλά διερευνούμε τη χρήση ηλεκτρικού ρεύματος αντ' αυτού, το οποίο θα καταστήσει τη διαδικασία απλούστερη και πιο αποτελεσματική".

Η ερευνητική ομάδα είδε επίσης τις δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας για την αποκατάσταση των PFAS. Πολλά φάρμακα περιέχουν φθόριο για την παράταση της διάρκειάς τους ή την ενίσχυση της αποτελεσματικότητάς τους. Ο καθηγητής Matthias Wagner εξήγησε: "Με αυτόν τον καταλύτη, διαθέτουμε πλέον ένα εργαλείο για τον ακριβή έλεγχο του επιπέδου φθορίωσης σε αυτές τις ενώσεις".

Αναφορά:

• IT home
• Πανεπιστήμιο Goethe Φρανκφούρτη
• Αμερικανική Χημική Εταιρεία

Ετικέτα: PFAS