PFAS: Uma nova via para destruir os "químicos eternos"
Foi desenvolvido um novo catalisador capaz de clivar ligações fortes de carbono-flúor - potencial utilização na produção farmacêutica
Químicos da Universidade Goethe de Frankfurt desenvolveram um catalisador capaz de decompor substâncias orgânicas per e polifluoradas (PFAS) - também conhecidas como "químicos para sempre" - de uma forma direcionada. As pFAS são amplamente utilizadas para tornar as superfícies resistentes à sujidade e à água, mas a sua extrema persistência no ambiente e os potenciais riscos para a saúde tornaram-nas uma preocupação crescente. O que distingue este novo catalisador é o facto de não depender de metais pesados caros ou tóxicos como a platina, o paládio ou o irídio. Para além da sua capacidade de degradar os PFAS, o catalisador poderá também ser utilizado na síntese de produtos farmacêuticos.
Novo catalisador divide as ligações C-F: Dois átomos de boro (esferas verdes) estão inseridos numa estrutura de átomos de carbono (preto). Os electrões necessários para a clivagem C-F ainda provêm atualmente do lítio (rosa) e, no futuro, da corrente eléctrica.
Gruppe von Matthias Wagner, Goethe-Universität Frankfurt
Os PFAS são, em muitos aspectos, moléculas notáveis. Mesmo uma camada fina pode repelir a água, o óleo e a sujidade. São também altamente resistentes ao calor e à luz UV, o que os torna ideais para revestir vestuário de exterior respirável, tapetes resistentes a nódoas, loiça descartável, ferros de engomar e panelas antiaderentes. Industrialmente, os PFAS são utilizados como lubrificantes, tensioactivos, agentes molhantes, em cromagem e em espumas de combate a incêndios. A lista continua - os PFAS estão praticamente em todo o lado.
Mas estes benefícios têm um custo: como os PFAS são tão resistentes, persistem no ambiente muito depois da sua utilização prevista. Embora possam ser quase completamente destruídos em instalações de incineração de resíduos, podem acumular-se no ciclo do material durante a reciclagem - incluindo em têxteis ou lamas de depuração - e depois entrar no ambiente. Os PFAS podem ser encontrados na água, no solo, nas plantas e até no corpo humano. Isto é particularmente preocupante porque alguns dos cerca de 4.700 compostos de PFAS conhecidos são suspeitos de serem cancerígenos ou de causarem outros problemas de saúde.
A chave para a eficácia dos PFAS - e a sua persistência ambiental - reside na sua estrutura molecular extremamente estável, especialmente nas ligações carbono-fluorina (C-F). Agora, uma equipa de químicos liderada pelo Professor Matthias Wagner do Instituto de Química Inorgânica e Analítica da Universidade Goethe desenvolveu um catalisador capaz de quebrar estas ligações C-F em segundos e à temperatura ambiente. O coração do catalisador consiste em dois átomos de boro, que foram incorporados numa estrutura de carbono de uma forma que os torna resistentes ao ar e à humidade - uma propriedade rara e altamente prática para os compostos de boro.
Christoph Buch, um investigador de doutoramento do grupo de Wagner e primeiro autor do estudo, explica: "Para quebrar as ligações C-F, precisamos de electrões, que o nosso catalisador transfere com uma eficiência excecional. Até agora, temos utilizado metais alcalinos, como o lítio, como fonte de electrões, mas já estamos a trabalhar no sentido de mudar para a corrente eléctrica. Isso tornaria o processo muito mais simples e mais eficiente".
Para além da degradação dos PFAS, Wagner vê aplicações mais amplas para o catalisador: "Muitas substâncias farmacologicamente importantes contêm átomos de flúor para aumentar a sua estabilidade fisiológica e melhorar o seu efeito. Os átomos de flúor podem também melhorar a absorção dos medicamentos. Com este catalisador, dispomos agora de uma ferramenta que nos permite controlar com precisão o grau de fluoração desses compostos".
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Publicação original
Christoph D. Buch, Alexander Virovets, Eugenia Peresypkina, Burkhard Endeward, Hans-Wolfram Lerner, Felipe Fantuzzi, Shigehiro Yamaguchi, Matthias Wagner; "Planarity Is Not Plain: Closed- vs Open-Shell Reactivity of a Structurally Constrained, Doubly Reduced Arylborane toward Fluorobenzenes"; Journal of the American Chemical Society, Volume 147, 2025-5-29
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