Man nennt sie Ewigkeitschemikalien, weil sie sich nicht zersetzen. PFAS, per- und polyfluorierte organische Verbindungen kommen als Beschichtung in Kleidung, auf Teppichen oder in Pfannen vor. Jetzt haben Frankfurter Chemiker einen Weg gefunden, den Substanzen den Garaus zu machen.
Im Grunde können die Chemiker stolz auf sie sein. PFAS, so die Abkürzung für per- und polyfluorierte organische Verbindungen, machen sich mit niemanden gemein. PFAS-Beschichtungen lassen Wasser, Öl und Schmutz abperlen. Und sie sind widerstandsfähig gegenüber Hitze und ultraviolettem Licht. Kein Wunder, dass viele Hersteller diese Ewigkeitschemikalien gern verwenden. Verbraucher finden sie als Beschichtung von Pfannen, Bügeleisen, schmutzresistenten Teppichböden. Der Industrie leisten PFAS-Chemikalien gute Dienste als Schmier- oder Entspannungsmittel oder in Feuerlöschern. PFAS sind nicht nur ewig. Sie sind auch so gut wie allgegenwärtig.
Der Vorteil ist jedoch auch ein Nachteil. Denn PFAS sind in unsere Lebenswelt und Natur gekommen, um nie wieder zu gehen. Moderne Müllverbrennungsanlagen verbrennen sie zwar nahezu vollständig. Aber wenn sie nicht konsequent verbrannt werden, reichern sie sich im Stoffkreislauf an. Inzwischen finden sie sich in Böden, Flüssen und Meeren, Pfanzen sowie im Körper von Mensch und Tier.
Dies ist auch der Grund, warum die EU zum Beispiel den Einsatz von PFAS-haltigen Feuerlöschschäumen ab 2026 einschränkt. Denn die PFAS-Anteile in den Löschmitteln lassen sich nach einem Brand kaum auffangen. Sie versickern im Erdreich oder geraten in die Kanalisation. Inzwischen stehen einige der rund 4 700 verschiedene PFAS-Verbindungen im Verdacht, der Gesundheit zu schaden oder gar krebserregend zu sein.
So knacken Frankfurter Forscher PFAS
Ihre Eigenschaften verdanken PFAS den extrem stabilen Verbindungen in ihren Molekülen zwischen Kohlenstoffatomen und Fluoratomen. Ein Team von Chemikern um Matthias Wagner vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Goethe-Universität Frankfurt hat nun einen Katalysator entwickelt, der solche Bindungen zwischen Kohlenstoff- und Fluaoratomen aufbricht – und zwar innerhalb von Sekunden und das bei Raumtemperatur. Kern des Katalysators bilden zwei Bor-Atome, die so in ein Kohlenstoffgerüst eingebettet sind, dass sie unempfindlich gegenüber Luft und Feuchtigkeit sind.
Der Erstautor der Studie über den neuen Katalysator, Christoph Buch, erläutert: „Für die Spaltung der Kohlenstoff-Fluor-Bindungen benötigen wir Elektronen, die unser Katalysator besonders effizient überträgt.“ Quelle dieser Elektronen sind bislang noch Alkalimetalle wie Lithium. Die Forschergruppe arbeitet aber daran, stattdessen Strom als Elektronenquelle zu nutzen. Dies könne, so betont Doktorand Buch, zu einem deutlich einfacheren und effizienteren Verfahren führen.
Auch für Arzneien
Wichtiger Nebeneffekt der Frankfurter Forschungen: Viele Medikamente enthalten Fluoratome, um die Stabilität und die Wirksamkeit zu erhöhen. Auch die Aufnahmebereitschaft des menschlichen Körpers für Wirkstoffe verbessert sich durch den Einbau von Fluoratomen. Teamleiter Matthias Wagner dazu: „Mit dem Katalysator haben wir jetzt ein Werkzeug geschaffen, mit dem man sehr gezielt den Fluorierungsgrad solcher Substanzen steuern kann.“
Mehr: Chemie.de; ACS Publications
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