Wissenschaftler der Goethe-Universität Frankfurt haben einen innovativen Katalysator entwickelt, der die Abbauproblematik von per- und polyfluorierten organischen Verbindungen (PFAS) adressiert. Diese Chemikalien, bekannt als „Ewigkeitschemikalien“, sind in zahlreichen Produkten zu finden, darunter Outdoor-Kleidung, Teppiche und Einweggeschirr. Ihr Hauptmerkmal ist die extreme Langlebigkeit in der Umwelt, was zu einer erheblichen Anreicherung im Stoffkreislauf führt. Viele der über 4700 bekannten PFAS-Verbindungen stehen im Verdacht, gesundheitsschädigend und potenziell krebserregend zu sein, was die Dringlichkeit nachhaltiger Lösungsmöglichkeiten erhöht. Die neue Technologie stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Chemie dar und könnte die Behandlung dieser chemischen Stoffe revolutionieren, während die Umweltauswirkungen minimiert werden.
Der entwickelte Katalysator erweist sich als kosteneffizient, da er keine teuren oder giftigen Schwermetalle wie Platin, Palladium oder Iridium benötigt. Stattdessen basiert er auf einer Kombination von Bor-Atomen und Alkalimetallen, wie Lithium, die als Elektronenquelle dienen. Dieser Katalysator kann CF-Bindungen innerhalb von Sekunden bei Raumtemperatur spalten. Diese Prozesse könnten nicht nur den Abbau von PFAS ermöglichen, sondern auch neue Wege zur Herstellung pharmakologisch wichtiger Substanzen eröffnen.
Wirkung und Anwendungen des Katalysators
Die Eigenschaften von PFAS machen sie extrem widerstandsfähig gegenüber Hitze und UV-Licht. In der Umwelt können sie in Böden, Gewässern und sogar im menschlichen Körper nachgewiesen werden. Der neue Ansatz mit dem Katalysator bietet nicht nur vielversprechende Möglichkeiten zur Eliminierung dieser Stoffe, sondern auch zur gezielten Steuerung des Fluorierungsgrads in der pharmazeutischen Produktion, wie in einer aktuellen Veröffentlichung in der Journal of the American Chemical Society beschrieben wird.
Die Forschung zu PFAS ist von großer Relevanz, insbesondere im Hinblick auf die Umharmonisierung von Umweltstandards und den Schutz der Gesundheit. Die Neuentwicklung könnte auch mit bestehenden Techniken kombiniert werden, die sich mit der Photokatalyse und der Nutzung sichtbaren Lichts beschäftigen. Solche Methoden werden bereits in verschiedenen wissenschaftlichen Arbeiten untersucht, unter anderem durch Nature, was die Bedeutung interdisciplinärer Forschung unterstreicht.
Ausblick auf die Zukunft
Die Herausforderungen in der Bekämpfung von PFAS-Verschmutzung erfordern kollektive Anstrengungen. In der Literatur gibt es zahlreiche Hinweise zur Dringlichkeit, nachhaltige Abbautechnologien zu entwickeln, wie etwa die Untersuchungen zu verbesserten Verfahren der Adsorption von PFAS in Wasser UFZ sowie Methoden zur Photodegradation, die im Kontext der Umwelttechnologie als vielversprechend gelten.
Die Forschung zur sicheren Handhabung und möglichen Abbau von PFAS wird also nicht nur als notwendig erachtet, sondern auch als vielschichtig, da die Auswirkungen dieser Chemikalien auf Gesundheit und Umwelt weiterhin intensiven Studien bedürfen. Die Entwicklungen an der Goethe-Universität sind ein wichtiger Schritt auf diesem Weg und könnten als Modell für zukünftige Technologien dienen, die alte Probleme mit neuen Lösungen angehen wollen.