Neue Silizium-Säuren könnten „ewige Chemikalien“ zerstören
Forschenden der TU Berlin ist ein Durchbruch gelungen: Sie haben eine neue Klasse von Silizium-basierten Super-Lewis-Säuren entwickelt, die selbst extrem stabile Verbindungen wie PFAS spalten können. Damit eröffnet sich eine Perspektive für Grüne Chemie, Recyclingprozesse und den Abbau hochgefährlicher Schadstoffe.
Die per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen kurz PFAS, gelten als „ewige Chemikalien“, da sie in der Umwelt nicht abgebaut werden. Ihre hochstabile Kohlenstoff-Fluor-Bindung widersteht Licht, Wasser und Mikroorganismen. Die neu entwickelten Super-Lewis-Säuren setzen genau hier an. Sie zeigen eine extreme „Elektronengier“ und greifen die widerstandsfähigen Strukturen der PFAS direkt an.
Komplexe Herstellung mit grosser Wirkung
Lange Zeit galten diese Verbindungen nur als theoretisches Konzept. Erst durch innovative Methoden wie die Protolyse gelang es, sie synthetisch herzustellen. Dabei wurden bewährte Prozesse aus der Kohlenstoffchemie auf Silizium übertragen. Die Experimente waren hochsensibel. Sie mussten unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden, da schon geringste Spuren von Sauerstoff oder Wasser die Reaktionen verhindern würden.
Quantenmechanik liefert den Schlüssel
Erstmals wurde die Stärke dieser Moleküle vollständig quantenmechanisch vorausberechnet. Diese Berechnungen bestätigten nicht nur die extreme Reaktivität, sondern ermöglichten auch ein präzises Verständnis der Mechanismen. Spektroskopische Methoden wie NMR validierten die Vorhersagen. Damit ist die Kombination aus Theorie und Experiment ein Meilenstein in der Katalyseforschung.
Katalysatoren für den Umweltschutz
Die neuen Super-Lewis-Säuren verhalten sich wie Katalysatoren. Sie verändern sich während der Reaktion, regenerieren sich jedoch wieder und werden nicht dauerhaft verbraucht. Damit reichen kleinste Mengen aus, um hochgiftige PFAS-Verbindungen unschädlich zu machen… Ein entscheidender Vorteil gegenüber bisherigen Ansätzen.
Mit den Silizium-basierten Super-Lewis-Säuren rückt erstmals eine realistische Lösung für das globale PFAS-Problem in Reichweite. Sie könnten ein Schlüsselinstrument für Recycling, Grüne Chemie und den Schutz von Umwelt und Gesundheit werden.