Frankfurt Goethe Üniversitesi’ndeki bilim insanları, perfloroalkil ve polifloroalkil unsurların kısaltması olan PFAS’ı parçalayabilen yeni bir katalizör geliştirdiler. Bu sonsuza dek tesirli kimyasal, yapışmaz tavalardan suya sağlam kıyafetlere kadar her şeyde kullanılıyor. Öte yandan bunlar, etrafta kalıcı olmaları ve potansiyel olarak sıhhati etkilemeleriyle biliniyorlar.
Olağanüstü termal kararlılıkları, kimyasal inertlikleri, düşük dielektrik geçirgenlikleri ve yağ/su iticilikleriyle kıymet verilen perfloroalkil ve polifloroalkil unsurlar (PFAS), kritik teknoloji bölümleri için hayati kıymet taşıyor. Yarı iletken üretiminde, PFAS bazlı fotorezistler, aşındırıcılar ve buhar biriktirme odası astarları nanometre ölçeğinde desenlemeyi mümkün kılıyor. Havacılık ve savunma sanayi, çok sıcaklık ve basınçlara dayanmak için PFAS hidrolik sıvıları, yakıt çizgisi kaplamaları ve sızdırmazlık gereçleri kullanıyor.
Yüksek frekanslı elektronik aygıtlarda, PFAS yalıtkanları sinyal bütünlüğünü artırıyor. Sulu sinema oluşturan köpükler (AFFF), havaalanlarında ve petrokimya tesislerinde süratli yangın söndürme için PFAS’a bağımlı. Otomotiv uygulamaları ortasında sıvı pompası sinemaları ve fren sistemi contaları bulunuyor. Fotovoltaik modüllerden rüzgar türbini yüzey kaplamalarına kadar yenilenebilir güç sistemleri, hava şartlarına dayanıklılık, yansıma tedbire ve korozyon muhafazası için PFAS’tan yararlanıyor. Kalıcı çevresel ve sıhhat etkileri, ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) ve Avrupa’nın katı düzenlemelerine yol açarak flor içermeyen materyaller ve PFAS düzgünleştirme teknolojileri üzerine araştırmaları teşvik ediyor.
PFAS’ın kalıcılığının anahtarı, piyasadaki en güçlü kimyasal bağlardan biri olan karbon-flor (C-F) bağı. Bu bağı koparmak çoklukla yüksek sıcaklıklar yahut güçlü kimyasallar gerektiriyor lakin bu yeni yol oda sıcaklığında ve platin yahut iridyum üzere değerli yahut toksik metaller kullanmadan çalışıyor.
Bu çığır açan buluş, 9,10-dihidro-9,10-diborantrasen (DBA) ismi verilen bor bazlı bir yapı etrafında şekilleniyor. DBA’ya iki elektron eklendiğinde, “saniyeler içinde ve oda sıcaklığında” PFAS gibisi moleküllere saldıracak kadar reaktif hale geliyor. Takım, bunu THF (Tetrahidrofuran) isimli bir çözücüde, 1 ila 6 flor atomu içeren versiyonlarını kullanarak florobenzenler (C₆FₙH₆₋ₙ) üzerinde test etti.
Çalışmalar, katalizörün iki ana formda çalıştığını gösteriyor. Bunlar:
- Daha az flor olduğunda, bor bazlı bir nükleofil üzere davranarak, karbonun bir halojenle (bu durumda Flor gibi) kovalent bağlarını koparmaya yardımcı olan SNAr tipi bir tepkiyle moleküle saldırır.
- Daha fazla flor olduğunda, indirgeyici bir casus üzere davranarak elektron verir ve hidrojen atomlarını koparır.
Doktora araştırmacısı Christoph Buch bunu basitçe şöyle tabir ediyor: “C-F bağlarını kırmak için, katalizörümüzün inanılmaz bir verimlilikle aktardığı elektronlara gereksinimimiz var. Şimdiye kadar elektron kaynağı olarak lityum üzere alkali metaller kullanıyorduk lakin şimdiden elektrik akımına geçiş üzerinde çalışıyoruz. Bu, süreci hem çok daha kolay hem de daha verimli hale getirecek.”
Ekip, PFAS temizliğinin ötesinde de umut vaat ediyor. Birçok ilaç, daha uzun mühlet dayanmaları yahut daha güzel çalışmaları için flor içerir. Profesör Matthias Wagner, “Bu katalizör sayesinde artık bu cins bileşiklerdeki florlanma derecesini hassas bir formda denetim etmemizi sağlayan bir araca sahibiz.” diyor.
Bu keşif, PFAS kirliliğiyle başa çıkmak için daha inançlı ve daha esnek bir yol sunabilir ve gelecekteki ilaçların dizaynının ince ayarını yapmaya yardımcı olabilir.
