Trwałe substancje chemiczne: Nowy wróg PFAS: nowy katalizator rozrywa najsilniejsze wiązania węgiel-fluor w temperaturze pokojowej

17 lipca serwis informacyjny NeoWin opublikował wpis na blogu, w którym poinformowano, że naukowcy z Uniwersytetu Goethego we Frankfurcie opracowali nowy rodzaj katalizatora, który może rozkładać substancje perfluoroalkilowe i polifluoroalkilowe (PFAS) bez użycia drogich lub toksycznych metali i może działać w temperaturze pokojowej.

Jak wszyscy wiemy, Tkanina z włókna szklanego powlekana PTFE to niezbędny materiał izolacyjny i ognioodporny stosowany w przemyśle petrochemicznym, energetyce cieplnej i LNG. Jest to również jeden z głównych produktów Suntex. Jednak powłoka ta nieuchronnie zawiera PFAS. To nowe odkrycie daje nadzieję na rozwiązanie problemu PFAS. Szczerze cieszymy się z tego osiągnięcia i wyrażamy uznanie naukowcom za ich odkrycie.

PFAS to klasa syntetycznych związków organicznych, znanych ze swojej wysokiej stabilności chemicznej, stabilności termicznej i właściwości hydrofobowych. Są one szeroko stosowane zarówno w zastosowaniach przemysłowych, jak i w produktach konsumenckich.

PFAS nie ulegają łatwo rozkładowi i mogą utrzymywać się w środowisku przez długi czas, stąd też przydomek „związków chemicznych na zawsze”. Mogą one kumulować się w organizmach żywych i ekosystemach.

Trwałość PFAS wynika przede wszystkim z wiązania węgiel-fluor (CF), które jest jednym z najsilniejszych wiązań chemicznych i do jego rozerwania zwykle potrzeba wysokiej temperatury lub silnych środków chemicznych.

Najnowsza metoda opracowana przez naukowców nie wykorzystuje drogich ani toksycznych metali, takich jak platyna czy iryd. Zamiast tego wykorzystuje katalizator do rozbicia tych wiązań w temperaturze pokojowej.

Rdzeniem tego katalizatora jest struktura oparta na borze, znana jako 9,10-dihydro-9,10-diboraantracen (DBA). Po dodaniu dwóch elektronów do DBA staje się on wystarczająco aktywny, aby zaatakować cząsteczki PFAS.

Zespół badawczy przetestował fluorobenzen zawierający od 1 do 6 atomów fluoru w rozpuszczalniku THF (tetrahydrofuran).

Badania pokazują, że katalizator działa głównie na dwa sposoby: gdy atomów fluoru jest mniej, zachowuje się jak odczynnik nukleofilowy na bazie boru, pomagając w rozbijaniu wiązań kowalencyjnych, takich jak węgiel-halogen (np. chlor) poprzez reakcję typu SNAr; gdy atomów fluoru jest więcej, działa jako reduktor, dostarczając elektrony i usuwając atomy wodoru.

Doktorant Christoph Buch powiedział po prostu: „Aby rozerwać wiązanie CF, potrzebujemy elektronów, a nasz katalizator może przenosić elektrony z niezwykle wysoką wydajnością. Do tej pory używaliśmy metali alkalicznych, takich jak lit, jako źródeł elektronów, ale badamy możliwość wykorzystania prądu elektrycznego, co uprości i usprawni proces”.

Zespół badawczy dostrzegł również potencjał tej technologii w zakresie usuwania PFAS. Wiele leków zawiera fluor, który wydłuża ich działanie lub zwiększa skuteczność. Profesor Matthias Wagner wyjaśnił: „Dzięki temu katalizatorowi dysponujemy teraz narzędziem do precyzyjnej kontroli poziomu fluorowania w tych związkach”.

Odniesienie:

• Dom IT
• Uniwersytet Goethego we Frankfurcie
• Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne

Tag: PFAS