Chemikern der Goethe-Universität Frankfurt ist ein bedeutender Fortschritt im Kampf gegen per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) gelungen. Sie haben einen Katalysator entwickelt, der diese besonders widerstandsfähigen Verbindungen gezielt und effizient abbauen kann. PFAS, die aufgrund ihrer wasser-, fett- und schmutzabweisenden Eigenschaften in zahlreichen Alltags- und Industrieprodukten eingesetzt werden, gelten als extrem langlebig und schwer abbaubar. Einige Vertreter dieser Stoffgruppe stehen im Verdacht, gesundheitsschädlich oder sogar krebserregend zu sein.

Die Besonderheit des neuen Katalysators liegt in seinem Aufbau: Er kommt vollständig ohne teure oder giftige Schwermetalle wie Platin, Palladium oder Iridium aus. Stattdessen basiert er auf zwei Bor-Atomen, die in ein Kohlenstoffgerüst eingebettet sind. Diese Struktur macht den Katalysator unempfindlich gegenüber Luft und Feuchtigkeit und erleichtert so seine Handhabung. Die Frankfurter Forscher konnten nachweisen, dass der Katalysator die äußerst stabilen Bindungen zwischen Kohlenstoff- und Fluoratomen – das eigentliche Erfolgsgeheimnis der PFAS – innerhalb von Sekunden und bei Raumtemperatur spaltet.

Bislang werden für die Spaltung der C-F-Bindungen noch Alkalimetalle wie Lithium als Elektronenquelle eingesetzt. Das Forschungsteam arbeitet jedoch bereits daran, den Prozess künftig mithilfe von elektrischem Strom zu betreiben. Dies könnte das Verfahren weiter vereinfachen und effizienter machen.

Neben dem gezielten Abbau von PFAS sehen die Wissenschaftler auch Potenzial für die pharmazeutische Industrie. Viele Medikamente enthalten Fluoratome, um ihre Stabilität und Wirksamkeit zu erhöhen. Mit dem neu entwickelten Katalysator ließe sich der Fluorierungsgrad solcher Substanzen künftig präzise steuern.

Die Entwicklung könnte einen wichtigen Beitrag zur Lösung des PFAS-Problems leisten und neue Wege für die Herstellung und das Recycling fluorhaltiger Verbindungen eröffnen.

Original Paper:

Planarity Is Not Plain: Closed- vs Open-Shell Reactivity of a Structurally Constrained, Doubly Reduced Arylborane toward Fluorobenzenes | Journal of the American Chemical Society

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Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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