Eine neue Klasse von fluorierten Polymeren, die sich im Vergleich zu ihren Äquivalenten ohne Fluor 20-mal schneller zersetzen: Das haben Chemiker der Universität Bayreuth haben zusammen mit Forschenden aus Berlin geschaffen. Ihre Ergebnisse können dabei helfen, die Ansammlung industriell genutzter Fluorverbindungen in der Umwelt zu vermeiden – die Rede ist von per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen oder kurz PFAS, auch bekannt als „Ewigkeitschemikalien“.
Medizintechnik-Branche: Unsicherheit durch mögliches Pfas-Verbot
PFAS: Bisher überall und auf Dauer ein Problem
Fluorhaltige Kunststoffe gelten wegen ihrer wasserabweisenden und reibungsarmen Oberflächen in vielen Bereichen des Alltags als unersetzlich. Bekannte Beispiele sind die Beschichtungen von Regenmänteln und Antihaft-Bratpfannen.
In die Kritik geraten sind diese Polymere jedoch als „ewige Chemikalien“, die sich in der Umwelt über einen langen Zeitraum anreichern. Mittlerweile sind sie selbst in Haustieren, dem Eis in der Antarktis und in Neugeborenen nachweisbar.
Warum? Der Großteil der Gebrauchsgegenstände mit fluorierten Kunststoffen – wie Teflonpfannen – landet derzeit auf Mülldeponien: Dadurch gelangen die Polymere in die Umwelt. Die potenziell giftigen Verbindungen reichern sich dort an, sodass sie nun nahezu überall nachweisbar sind.
Dieses Problems hat sich ein Forschungsteam mit Beteiligung von Christoph Fornacon-Wood und Prof. Dr. Alex J. Plajer von der Makromolekularen Chemie der Universität Bayreuth angenommen. Die Studie der Wissenschaftler ist jüngst in der Fachzeitschrift Chemical Communications erschienen.
Neu vorgestellte Klasse von fluorierten Polymeren: beschleunigter Abbau durch Fluor
Die vom Team neu vorgestellte Klasse von fluorierten Polymeren enthält Esterbindungen und zeigt, wie die bisherigen fluorierten Kohlenwasserstoffe, Antihafteigenschaften.
Wenn aber Esterbindungen in Polymeren vorkommen, beschleunigt das den Abbau der Moleküle. „Normalerweise verlangsamen Fluoratome den Abbau, aber hier wird er durch das Fluor im Material sogar beschleunigt“, sagt Plajer. Aus den abgebauten Polymeren lässt sich das Fluor in wiederverwendbarer Form zurückgewinnen und erneut in Chemikalien aller Arteinbauen – was ein wichtiger Schritt hin zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft von Kunststoffen ist.
Fluorierte Polymere mit Option für Abbau und Recycling
„Das Design zukünftiger fluorierter Polymere sollte eine integrierte Option für Abbau und Recycling beinhalten, um eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft für Fluor zu ermöglichen“, so Fornacon-Wood. Denn Fluor sei eine limitierte Ressource und könne ohne die Rückgewinnung zukünftig selten und damit teuer werden.
Die Ergebnisse der Studie entstanden in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und der Freien Universität Berlin. Das Forschungsprojekt ist Teil des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1349 „Fluor-Spezifische Wechselwirkungen“, der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Alex J. Plajer, Juniorprofessor Makromolekulare Chemie
Universität Bayreuth
E-Mail: alex.plajer@uni-bayreuth.de
