Ewigkeitschemikalien
TU Berlin entwickelt Super-Lewis-Säuren gegen PFAS
Forschende an der TU Berlin erproben Silizium-Säuren gegen Ewigkeitschemikalien: Neue Silizium-Säuren können stabile PFAS-Bindungen spalten und lassen sich als Katalysatoren regenerieren. Angriffspunkt ist dabei der Elektronenhunger des Siliziumatoms.
Forschende der TU Berlin haben eine neue Klasse sogenannter Super-Lewis-Säuren entwickelt, die das Potenzial haben, stabile per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) zu zersetzen. Diese Substanzen gelten als besonders langlebig und gesundheitsschädlich, da sie in der Umwelt kaum abgebaut werden.
Die neu synthetisierten Verbindungen basieren auf Silizium und einem Halogenatom – meist Fluor – und zählen laut TU Berlin zu den stärksten bisher bekannten Lewis-Säuren. Ihr hoher Elektronenmangel ermöglicht es, selbst stabile Kohlenstoff-Fluor-Bindungen der PFAS aufzubrechen.
Elektronenhunger als Angriffspunkt
Ziel der Entwicklung war es, Verbindungen zu schaffen, die stark genug sind, um die Bindungsenergie der PFAS zu überwinden. Der Elektronenhunger des Siliziumatoms, verstärkt durch das elektronegative Fluor, macht dies möglich. Laut Prof. Dr. Martin Oestreich, Leiter des Fachgebiets „Organische Chemie/Synthese und Katalyse“, entsteht so eine besonders reaktive Substanzklasse: „Unsere Super-Lewis-Säuren enthalten neben zwei organischen Resten ein Siliziumatom, das zusätzlich ein Halogen trägt. Das führt zu einer irren Gier nach Elektronenpaaren.“
Regenerierbare Katalysatoren
Ein weiterer Vorteil: Die Super-Säuren könnten sich im Reaktionsprozess regenerieren und so als Katalysatoren wirken. Sie würden demnach nicht verbraucht, sondern ließen sich wiederverwenden – ein Ansatz, der die Effizienz von PFAS-Abbauverfahren deutlich erhöhen könnte.
Komplexe Synthese mit quantenchemischer Unterstützung
Die Herstellung der Verbindungen erwies sich als aufwendig. Sie gelang durch ein angepasstes Protolyse-Verfahren unter Schutzgasatmosphäre. Für die Vorhersage der Säurestärke kamen erstmals quantenmechanische Berechnungen zum Einsatz, die laut TU Berlin eine rein strukturbasierte Bewertung der Reaktivität ermöglichten. Die experimentelle Verifizierung erfolgte unter anderem mittels NMR-Spektroskopie.
Jobangebote+ passend zum Thema
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Fraunhofer-Institute bündeln Kompetenz
Auf der Suche nach PFAS-Alternativen
Ohne Ewigkeits-Chemikalien
PFAS-freie Kabel? Silikon hat Potenzial
Enkelfähige Materialien
Aufbruch in eine PFAS-freie Zukunft
Geht Gesundheit nachhaltig & ökonomisch?
PFAS-Ersatz: Hürdenlauf als Chance
