Von wegen ewig: Berliner Chemiker finden PFAS-Zerstörer
Supersäure gegen „Ewigkeits“-Stoffe wurde vorab quantenmechanisch berechnet
Berlin, 20. August 2025. Ein Chemikerteam vom Katalyse-Exzellenzzentrum „Unisyscat“ der TU Berlin hat eine neue Supersäure entwickelt, die sogenannten „Ewigkeits-Chemikalien“ aufbrechen und abbauen kann. Das hat die Uni heute mitgeteilt. Die wiederverwendbaren liefern womöglich einen Schlüssel, um die umstrittenen „per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen“ (PFAS) wider Erwarten doch noch recyceln zu können.
PFAS stehen unter Krebsverdacht
Hintergrund: Die als nahezu ewig haltbaren PFAS-Stoffe werden wegen ihrer Stabilität unter anderem in Pfannen, auf Regenjacken und anderen Produkten verwendet werden, sind zudem in der Mikroelektronik bislang nahezu unersetzbar. Sie stehen aber unter Verdacht, Krebs zu erregen.
Neue Säure knackt schwer aufbrechbare Kohlenstoff–Fluor-Bindungen letztlich doch
„Die Beständigkeit der PFAS steht in direktem Zusammenhang mit ihren stabilen Kohlenstoff–Fluor-Bindungen, die nur sehr schwer aufzubrechen sind“, erklärt Unisyscat-Forscher Prof. Martin Oestreich. „Um PFAS unschädlich machen zu können, benötigt man also einen Stoff, der sehr gerne Elektronenpaare aufnimmt.“ Solche Substanzen nenne man „Super-Lewis-Säuren“.
Unter hohen Sicherheitsauflagen synthetisiert
Eben solch eine Supersäure haben nun im Labor synthetisiert: Zunächst berechnete Professor Martin Kaupp quantenmechanisch, wie die neue Säure strukturiert sein muss, damit sie reaktionsfreudig genug ist, um auch angeblich „ewige“ Verbindungen aufzubrechen. Dann übertrug ein Unisyscat-Team Methoden aus der Kohlenstoffchemie auf die Siliziumchemie. Dadurch gelang es, die Zielsäure in einer „Handschuhbox“ unter Schutzgasatmosphäre zu erzeugen.
„Irre Gier nach Elektronenpaaren“
Diese neue Verbindung ist extrem reaktionsfreudig: „Unsere Super-Lewis-Säuren enthalten neben zwei organischen Resten vor allem ein Siliziumatom, das zusätzlich ein Halogen, also etwa ein Fluoratom, trägt“, erklärt Oestreich. „Das führt zu einer irren Gier nach Elektronenpaaren.“ Dies erreichen die Chemiker vor allem, indem sie ohnehin elektronenhungrige Siliziumatomen mit stark elektronenziehendem Fluor kombinierten: „Das Fluor zerrt zusätzlich an den verbliebenen äußeren Elektronen des Siliziums – so wie ich mich nachts vollständig in die gemeinsame Bettdecke wickle, wenn meine Frau und ich in einem französischen Bett übernachten.“
EU will PFAS verbieten – Abbaumethode könnte Probleme entspannen
Die Berliner Supersäure birgt womöglich erhebliches wirtschaftliches Potenzial: Die EU will die PFAS-Stoffe wegen des bestehenden Krebsverdachts verbieten. Für viele Branchen gibt es aber keine oder nur unzureichende Alternativ-Materialien. Die europäische Chipindustrie hat Brüssel daher schon gebeten, das PFAS-Aus hinauszuschieben, bis man Ersatz gefunden habe. Wenn sich PFAS künftig auflösen lassen, könnte dies das Gefahrenpotenzial dieser Stoffe deutlich reduzieren.
Wie Katalysator einsetzbar: Supersäure verbraucht sich nicht
Eine halbwegs bezahlbare Lösung wäre dabei aber entscheidend für die Industrie. Und hier spielt die quantenberechnete Supersäure einen weiteren Vorteil aus: „Die Super-Lewis-Säuren werden zwar durch die Aufnahme von Elektronenpaaren beim Knacken einer Verbindung verändert – sie können sich jedoch voraussichtlich in einem Regenerationsprozess wieder in die ursprüngliche Super-Lewis-Säure verwandeln“, heißt es von der TU Berlin. „Damit sind sie Katalysatoren, die bei der Reaktion zwar verbraucht, aber wiedergewonnen werden. Ein großer Pluspunkt – denn dann sind zum Abbau von PFAS-Kontaminationen nicht entsprechend große Mengen eines „Gegengifts“ notwendig, sondern kleinste Mengen der neuen Super-Lewis-Säuren würden ausreichen, um die Ewigkeitschemikalien unschädlich zu machen.“
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: TU Berlin, Wikipedia, Oiger-Archiv
Wissenschaftliche Publikation:
„Isolation of halogen-substituted silylium ions“ von Tobias Randt, Morten Lehmann, Elisabeth Irran, Martin Kaupp, Hendrik F. T. Klare und Martin Oestreich, in: „Nature Chemistry“, Juli 2025, Fundstelle im Netz: https://doi.org/10.1038/s41557-025-01880-2
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