Frankfurt Goethe Üniversitesi’nden bir küme bilim insanı, etrafa ve sıhhate olan muhtemel tesirleri nedeniyle uzun müddettir kaygı kaynağı olan PFAS unsurlarını parçalayabilen yeni bir katalizör geliştirdi. “Sonsuz kimyasallar” olarak da bilinen PFAS’lar (per- ve poliflorlu alkil maddeler), tabiatta çözünmeyen yapıları nedeniyle bilhassa su kaynaklarında ve canlı dokularda birikme eğiliminde.
Yeni geliştirilen bu katalizör, PFAS yapısındaki kimyasal bağları oda sıcaklığında kırabiliyor. Bu, şimdiye kadar sadece yüksek sıcaklıklar ya da toksik metallerle mümkün olan bir sürecin daha inançlı ve kolay formda gerçekleştirilebildiğini gösteriyor.
PFAS’lar, sahip oldukları harika dayanıklılık sayesinde pek çok alanda vazgeçilmez hale gelmiş durumda. Yüksek ısıya ve kimyasal yansımalara karşı dirençli olmaları; su, yağ ve kir tutmayan özellikleri nedeniyle elektronikten savunma sanayine, havacılıktan giysiye kadar birçok dalda kullanılıyor. Bilhassa yarı iletken üretimi, uzay ve savunma teknolojileri üzere yüksek hassasiyet gerektiren alanlarda PFAS’ların yeri büyük.
Ancak bu yaygın kullanım, PFAS hususlarının çevresel tesirlerini daha da önemli hale getiriyor. ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) ve Avrupa Birliği, bu hususların üretimi ve kullanımı üzerinde giderek daha sıkı kontroller uygulamaya başladı. Bu da, hem PFAS’a alternatif gereç arayışlarını hem de bu unsurları inançlı formda bertaraf edebilecek usulleri gündeme taşıdı.
Yeni yaklaşım: DBA molekülü
Goethe Üniversitesi araştırmacılarının geliştirdiği usul, 9,10-dihidro-9,10-diboraanthrasen (DBA) isimli bor bazlı bir moleküle dayanıyor. DBA’ya iki elektron eklendiğinde, PFAS gibisi yapıları saniyeler içinde parçalayabilecek kadar reaktif hale geliyor.
Çalışma kapsamında bu formül, THF isimli bir çözücü içinde farklı florobenzen türevleri üzerinde denendi. Moleküllerdeki flor atomu sayısına bağlı olarak, katalizörün iki farklı formda çalıştığı gözlendi: Flor sayısı düşükse, DBA moleküle direkt bağlanarak karbon-flor bağını kırıyor. Şayet flor ölçüsü fazlaysa, bu sefer DBA bir indirgen üzere davranıyor ve florlu yapıyı bozacak zincirleme bir yansımayı başlatıyor.
Araştırma takımından doktora öğrencisi Christoph Buch, “C–F bağlarını kırmak için elektrona gereksinim var ve geliştirdiğimiz sistem bu elektronları çok verimli biçimde sağlayabiliyor” diyor. Mevcut prosedürlerde bu cins elektronlar çoklukla lityum üzere reaktif metallerden elde ediliyor. Lakin grup, gelecekte bu süreci direkt elektrik akımıyla çalışacak formda tasarlamayı hedefliyor. Böylelikle sistem daha inançlı, sürdürülebilir ve ölçeklenebilir hale gelebilir.
Kullanım alanı yalnızca temizlikle sonlu değil
Bu katalizör sadece çevresel paklık açısından değil, ilaç ve kimya sanayisi açısından da yeni imkanlar sunabilir. Flor, birçok ilaç molekülüne dayanıklılık kazandırmak için kullanılıyor. Araştırma grubundan Profesör Matthias Wagner, bu tekniğin sayesinde flor atomlarının molekül üzerindeki yerleşimini çok daha hassas halde denetim edebileceklerini belirtiyor.
