Frankfurt Goethe Üniversitesi’nden bir grup bilim insanı, çevreye ve sağlığa olan olası etkileri nedeniyle uzun süredir endişe kaynağı olan PFAS maddelerini parçalayabilen yeni bir katalizör geliştirdi. “Sonsuz kimyasallar” olarak da bilinen PFAS’lar (per- ve poliflorlu alkil maddeler), doğada çözünmeyen yapıları nedeniyle özellikle su kaynaklarında ve canlı dokularda birikme eğiliminde.
Yeni geliştirilen bu katalizör, PFAS yapısındaki kimyasal bağları oda sıcaklığında kırabiliyor. Bu, şimdiye kadar yalnızca yüksek sıcaklıklar ya da toksik metallerle mümkün olan bir işlemin daha güvenli ve basit şekilde gerçekleştirilebildiğini gösteriyor.
PFAS’lar, sahip oldukları olağanüstü dayanıklılık sayesinde pek çok alanda vazgeçilmez hale gelmiş durumda. Yüksek ısıya ve kimyasal tepkimelere karşı dirençli olmaları; su, yağ ve kir tutmayan özellikleri nedeniyle elektronikten savunma sanayine, havacılıktan giyime kadar birçok sektörde kullanılıyor. Özellikle yarı iletken üretimi, uzay ve savunma teknolojileri gibi yüksek hassasiyet gerektiren alanlarda PFAS’ların yeri büyük.
Ancak bu yaygın kullanım, PFAS maddelerinin çevresel etkilerini daha da ciddi hale getiriyor. ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) ve Avrupa Birliği, bu maddelerin üretimi ve kullanımı üzerinde giderek daha sıkı denetimler uygulamaya başladı. Bu da, hem PFAS’a alternatif malzeme arayışlarını hem de bu maddeleri güvenli şekilde bertaraf edebilecek yöntemleri gündeme taşıdı.
Yeni yaklaşım: DBA molekülü
Goethe Üniversitesi araştırmacılarının geliştirdiği yöntem, 9,10-dihidro-9,10-diboraanthrasen (DBA) adlı bor bazlı bir moleküle dayanıyor. DBA’ya iki elektron eklendiğinde, PFAS benzeri yapıları saniyeler içinde parçalayabilecek kadar reaktif hale geliyor.
Çalışma kapsamında bu yöntem, THF adlı bir çözücü içinde farklı florobenzen türevleri üzerinde denendi. Moleküllerdeki flor atomu sayısına bağlı olarak, katalizörün iki farklı şekilde çalıştığı gözlendi: Flor sayısı düşükse, DBA moleküle doğrudan bağlanarak karbon-flor bağını kırıyor. Eğer flor miktarı fazlaysa, bu kez DBA bir indirgen gibi davranıyor ve florlu yapıyı bozacak zincirleme bir tepkimeyi başlatıyor.
Araştırma ekibinden doktora öğrencisi Christoph Buch, “C–F bağlarını kırmak için elektrona ihtiyaç var ve geliştirdiğimiz sistem bu elektronları çok verimli biçimde sağlayabiliyor” diyor. Mevcut yöntemlerde bu tür elektronlar genellikle lityum gibi reaktif metallerden elde ediliyor. Ancak ekip, gelecekte bu süreci doğrudan elektrik akımıyla çalışacak şekilde tasarlamayı hedefliyor. Böylece sistem daha güvenli, sürdürülebilir ve ölçeklenebilir hale gelebilir.
Kullanım alanı sadece temizlikle sınırlı değil
Bu katalizör yalnızca çevresel temizlik açısından değil, ilaç ve kimya endüstrisi açısından da yeni olanaklar sunabilir. Flor, birçok ilaç molekülüne dayanıklılık kazandırmak için kullanılıyor. Araştırma ekibinden Profesör Matthias Wagner, bu yöntemin sayesinde flor atomlarının molekül üzerindeki yerleşimini çok daha hassas şekilde kontrol edebileceklerini belirtiyor.
