Frankfurt Goethe Üniversitesi’nden kimyagerler, per- ve polifloroalkil maddeler (PFAS) olarak bilinen ve “sonsuz kimyasallar” olarak adlandırılan bileşenleri hedefli bir şekilde parçalayabilen yeni bir katalizör geliştirdi.
PFAS, kir ve suya dayanıklı yüzeyler oluşturmak için yaygın şekilde kullanılsa da doğada uzun süre bozulmadan kalmaları ve potansiyel sağlık riskleri nedeniyle giderek daha büyük bir endişe kaynağı haline geliyor. Bu yeni katalizörü diğerlerinden ayıran en önemli özellik ise platin, paladyum veya iridyum gibi pahalı veya toksik ağır metaller yerine, farklı ve daha uygun malzemeler kullanması. Katalizör, PFAS’ları parçalama yeteneğinin yanı sıra ilaç sentezinde de kullanılabilir.
PFAS, birçok açıdan dikkat çekici moleküllerdir. Çok ince bir tabaka bile su, yağ ve kiri uzaklaştırabilir. Isı ve UV ışığına karşı yüksek dirençleri sayesinde hava geçirgen outdoor kıyafetlerde, leke tutmaz halılarda, tek kullanımlık sofra takımlarında, ütülerde ve yapışmaz tavalarda yaygın olarak kullanılırlar. Endüstride ise PFAS; yağlayıcı, yüzey aktif madde, ıslatıcı ajan, krom kaplama ve yangın söndürme köpüklerinde kullanılır. Kısacası, PFAS neredeyse her yerde bulunur.
Fakat bu avantajlar bazı olumsuzlukları da beraberinde getiriyor. PFAS'lar çok dayanıklı olduğu için, amaçlanan kullanımdan sonra çevrede uzun süre kalırlar. Atık yakma tesislerinde neredeyse tamamen yok edilebilseler de, geri dönüşüm sürecinde (tekstil veya kanalizasyon çamuru gibi) malzeme döngüsünde birikerek çevreye karışabilirler. PFAS su, toprak, bitkiler ve hatta insan vücudunda bile bulunabilir. Bu durum özellikle endişe vericidir çünkü yaklaşık 4.700 bilinen PFAS bileşiğinden bazılarının kanserojen olabileceği veya başka sağlık sorunlarına yol açabileceği düşünülmektedir.
PFAS’ın etkinliğinin ve çevrede kalıcılığının anahtarı, özellikle karbon-flor (C–F) bağlarının aşırı stabil moleküler yapısıdır. Goethe Üniversitesi Anorganik ve Analitik Kimya Enstitüsü’nden Profesör Matthias Wagner liderliğindeki bir kimyager ekibi, bu C–F bağlarını saniyeler içinde ve oda sıcaklığında kırabilen bir katalizör geliştirdi. Katalizörün kalbinde, hava ve neme dayanıklı şekilde karbon yapısına gömülmüş iki bor atomu bulunuyor — bu, bor bileşikleri için nadir ve çok pratik bir özelliktir.
Çalışmanın birinci yazarı ve Wagner grubundan doktora araştırmacısı Christoph Buch, “C–F bağlarını kırmak için elektrona ihtiyacımız var ve katalizörümüz bu elektronu olağanüstü verimle aktarıyor. Şimdiye kadar elektron kaynağı olarak lityum gibi alkali metaller kullandık ama şimdiden elektrik akımına geçiş üzerinde çalışıyoruz. Bu, süreci hem çok daha basit hem de verimli hale getirecek” açıklamasını yaptı.
Wagner, PFAS parçalamanın ötesinde katalizörün daha geniş uygulama alanları olduğunu belirtiyor: “Birçok farmakolojik olarak önemli madde, fizyolojik stabiliteyi artırmak ve etkisini güçlendirmek için flor atomları içerir. Flor atomları ayrıca ilacın vücuda alınmasını da iyileştirir. Bu katalizör sayesinde, bu bileşiklerdeki florlanma derecesini hassas bir şekilde kontrol etme olanağımız olacak.”
