Permanente chemicaliën: De nieuwe vijand van PFAS: een nieuwe katalysator breekt de sterkste koolstof-fluorverbindingen bij kamertemperatuur

Op 17 juli publiceerde het technologiemedium NeoWin een blogpost waarin stond dat wetenschappers van de Goethe-Universität Frankfurt een nieuw type katalysator hebben ontwikkeld dat per- en polyfluoralkylstoffen (PFAS) kan afbreken zonder dure of giftige metalen te gebruiken en dat bij kamertemperatuur kan werken.

Zoals we allemaal weten, Glasvezelweefsel met PTFE-coating is een essentieel industrieel isolatie- en brandwerend materiaal dat gebruikt wordt in de petrochemische, thermische energie- en LNG-industrie. Het is tevens een van de belangrijkste producten van Suntex. De coating bevat echter onvermijdelijk PFAS. Deze nieuwe doorbraak biedt nu hoop op een oplossing voor het PFAS-probleem. We vieren deze prestatie van harte en prijzen de wetenschappers voor hun ontdekking.

PFAS is een klasse van door de mens geproduceerde organische verbindingen die bekend staan om hun hoge chemische stabiliteit, thermische stabiliteit en hydrofobe eigenschappen. Ze worden veel gebruikt in zowel industriële toepassingen als consumentenproducten.

PFAS zijn moeilijk afbreekbaar en kunnen lang in het milieu aanwezig blijven, waardoor ze de bijnaam 'eeuwige chemicaliën' hebben gekregen. Ze kunnen zich ophopen in levende organismen en ecosystemen.

De persistentie van PFAS is voornamelijk te danken aan de koolstof-fluor (CF)-binding, een van de sterkste chemische bindingen die doorgaans alleen kan worden verbroken met hoge temperaturen of agressieve chemicaliën.

De nieuwste methode, ontwikkeld door wetenschappers, gebruikt geen dure of giftige metalen zoals platina of iridium, maar een katalysator om deze verbindingen bij kamertemperatuur te verbreken.

De kern van deze katalysator is een op boor gebaseerde structuur die bekend staat als 9,10-dihydro-9,10-diboraanthraceen (DBA). Wanneer twee elektronen aan DBA worden toegevoegd, wordt het actief genoeg om PFAS-moleculen aan te vallen.

Het onderzoeksteam testte fluorbenzeen met 1 tot 6 fluoratomen in een THF (tetrahydrofuraan)-oplosmiddel.

Uit het onderzoek blijkt dat de katalysator voornamelijk op twee manieren werkt: als er minder fluoratomen zijn, gedraagt deze zich als een nucleofiel reagens op basis van boor, dat helpt bij het verbreken van covalente bindingen zoals koolstof-halogeen (bijvoorbeeld chloor) via een SNAr-achtige reactie; als er meer fluoratomen zijn, fungeert deze als een reductiemiddel, dat elektronen levert en waterstofatomen verwijdert.

Promovendus Christoph Buch zei het kort en bondig: "Om de CF-binding te verbreken, hebben we elektronen nodig, en onze katalysator kan elektronen met extreem hoge efficiëntie overdragen. Tot nu toe gebruikten we alkalimetalen zoals lithium als elektronenbron, maar we onderzoeken nu het gebruik van elektrische stroom, wat het proces eenvoudiger en efficiënter zal maken."

Het onderzoeksteam heeft ook de mogelijkheden van deze technologie voor de bestrijding van PFAS ingezien. Veel medicijnen bevatten fluor om de werkingsduur te verlengen of de effectiviteit te verbeteren. Professor Matthias Wagner legde uit: "Met deze katalysator hebben we nu een instrument om de fluorering in deze verbindingen nauwkeurig te regelen."

Referentie:

• IT-huis
• Goethe-Universiteit Frankfurt
• Amerikaanse Chemische Vereniging

Tag: PFAS