Hasznos vegyipari alapanyag készülhet az „örök vegyi anyagokból”

A PFAS-vegyületek lebontása a környezetvédelem egyik legnehezebb kémiai problémája. Az „örök vegyi anyagokként” is ismert anyagok rendkívül stabilak, ezért a környezetbe kerülve hosszú ideig fennmaradhatnak. Amerikai kutatók azonban most olyan eljárást dolgoztak ki, amely nemcsak elpusztíthatja ezeket a vegyületeket, hanem egyik fontos alkotóelemüket értékes vegyipari nyersanyaggá is alakíthatja.

A Rice University kutatói PFAS-tartalmú tűzoltóhabból nyerték vissza a fluort, majd ezüst-fluoridot állítottak elő belőle. Ez a vegyület a szerves kémiában fluorozó reagensként használható, többek között gyógyszerészeti molekulák előállítása során. A folyóiratban megjelent eredmény így egy szokatlan lehetőséget vet fel: a nehezen kezelhető veszélyes hulladék egy része értékes kémiai erőforrássá válhat.

Miért ennyire nehéz megszabadulni a PFAS-októl?

A per- és polifluoralkil anyagok, vagyis a PFAS-ok több ezer mesterséges vegyületből álló csoportot alkotnak. Különleges tulajdonságaikat a rendkívül erős szén–fluor kötéseknek köszönhetik.

Éppen emiatt alkalmazták őket számos víz-, zsír- vagy hőálló termékben, és ugyanez tette őket különösen alkalmassá bizonyos tűzoltóhabok gyártására is. A probléma az, hogy ami ipari szempontból előny, környezeti szempontból komoly hátrány: ezek a kötések természetes körülmények között nagyon nehezen bomlanak fel.

A PFAS-tartalmú tűzoltóhabok használata különösen problémás szennyezőforrás lehet. A vegyületek a talajba és a felszín alatti vizekbe kerülhetnek, ezért például repülőterek, katonai létesítmények és tűzoltási gyakorlóterületek környezetében régóta vizsgálják jelenlétüket.

Nem egyszerűen megsemmisítik a szennyezést

A hagyományos megközelítés célja elsősorban a PFAS-vegyületek eltávolítása vagy megsemmisítése. A fluor ilyenkor jellemzően alacsony értékű ásványi vegyületben köt ki.

A kutatók más irányból közelítette meg a problémát: ha már jelentős mennyiségű fluor található a hulladékban, megpróbálták úgy lebontani a PFAS-t, hogy közben ezt az elemet újra fel lehessen használni.

Az általuk kidolgozott „flash” eljárás rendkívül gyors. A PFAS-szal szennyezett anyagot elektromos áram segítségével másodpercek alatt rendkívül magas hőmérsékletre hevítik. A felszabaduló fluort ezután ezüsttel reagáltatják, így ezüst-fluorid keletkezik.

A kísérletek optimális körülményei között a szerves fluor több mint 99,9 százalékát eltávolították, miközben a kiindulási fluor körülbelül 90 százalékát ezüst-fluorid formájában sikerült hasznosítani.

A gyógyszerkémiában is értékes lehet

Az ezüst-fluorid nem pusztán laboratóriumi melléktermék. A vegyületet fluoratomok szerves molekulákba történő beépítésére lehet használni.

A fluorozásnak a gyógyszerkémiában is jelentős szerepe van, mert egy megfelelő helyre beépített fluoratom módosíthatja egy molekula stabilitását, biológiai hozzáférhetőségét vagy más kémiai tulajdonságait.

A kutatók négy különböző fluorozási reakcióban próbálták ki a hulladékból előállított ezüst-fluoridot. Olyan molekularészleteket állítottak elő, amelyek antivirális gyógyszerekben, gyulladáscsökkentő szteroidokban, HIV-gyógyszerekben vagy éppen mezőgazdasági gombaölő szerekben is előfordulhatnak.

Ez azonban nem jelenti azt, hogy PFAS-hulladékból közvetlenül gyógyszert gyártottak. A kutatás lényege éppen az, hogy a veszélyes fluorozott molekulákat lebontják, majd a visszanyert fluorból egy új, ellenőrizhető vegyipari reagenst készítenek.