Utsläpp av växthusgaser bidrar väsentligt till den globala uppvärmningen. Inte bara koldioxid (CO₂). ) men även fluorhaltiga gaser – inklusive så kallade per- eller polyfluorerade kolväten, eller PFC – har en betydande andel i denna utveckling. Forskare vid Institutet för organisk kemi vid Heidelbergs universitet under ledning av Prof. Dr. Michael Mastalerz utvecklade nyligen nya kristallina material som selektivt kan adsorbera molekylerna av sådana kol-fluorbindningar. Heidelbergforskarna hoppas att dessa porösa kristaller kan vara användbara för riktad bindning och återvinning av PFC.

Polyfluorerade kol är organiska föreningar av olika längd där alkanernas väteatomer helt eller delvis är ersatta av fluoratomer. Dessa atomer är kemiskt mycket stabila. De är inte allmänt förekommande till sin natur och används främst för etsningsprocesser inom halvledarindustrin, vid ögonkirurgi och inom medicinsk diagnostik som kontrastförstärkare för vissa ultraljudsundersökningar.

"Till skillnad från CO₂ , som är integrerat i naturliga materialkretslopp, ackumuleras PFC i atmosfären och stannar där i flera tusen år innan de bryts ned", säger prof. Mastalerz. Jämfört med koldioxid har PFC alltså en mycket större global uppvärmningspotential - effekten av en PFC-molekyl är praktiskt taget lika med 5 000 till 10 000 CO₂ molekyler. Enligt forskaren gör det polyfluorerade kolväten till ett permanent problem som inte bara bidrar till den globala uppvärmningen nu utan också accelererar den.

Prof. Mastalerz har tillsammans med sin forskargrupp vid Institutet för organisk kemi vid Heidelbergs universitet utvecklat en ny typ av kristallint material som kan adsorbera polyfluorerade kolväten mycket selektivt och binda dem till dess inre yta. De porösa kristallerna är baserade på formbeständiga organiska burföreningar som bär fluorinnehållande sidokedjor på de sammankopplade strävorna. Dessa sidokedjor reagerar enligt principen "lika attraherar lika" via fluor-fluor-interaktioner med PFC-molekylerna, vilket säkerställer att de avsätts på materialets inre yta.

I sina experiment visade Heidelberg-forskarna att kristallerna de utvecklade binder vissa fluorhaltiga gaser som oktafluorpropan eller oktafluorcyklobutan cirka 1 500 till 4 000 gånger starkare än dikväve, huvudkomponenten i luft. Enligt prof. Mastalerz representerar dessa siffror utomordentligt höga selektiviteter för att binda sådana PFC.

För närvarande arbetar prof. Mastalerz och hans team på att ytterligare öka kristallernas selektivitet och överföra processen till andra fluorerade gaser, såsom de som används i medicinsk anestesi. "Jag ser en enorm potential för utveckling inom det här området", säger forskaren. Han hoppas att adsorbenten kan användas för utvinning av polyfluorerade kolväten vid deras användningsställe.

Forskningsresultaten publicerades i Advanced Materials . + Utforska vidare

Under anaeroba förhållanden kan vanliga mikrobiella samhällen bryta den ultrastarka kol-fluorbindningen