Pol Deylinq, Çikaqo Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Amançukvu və Sarkar texnikalarının uğurlarını nəhəng “əbədi kimyəvi” ailənin daha çox hissəsinə tətbiq etməyə ümid edirlər. Müəllif: UChicago Pritzker Molekulyar Mühəndislik Məktəbi / Jason Smith

Çikaqo Universitetinin Pritzker Molekulyar Mühəndislik Məktəbinin (UChicago PME) dosenti Çibueze Amançukvunun laboratoriyasındakı tədqiqatçılar batareyaların sıradan çıxması və elektrolitlərin parçalanması ilə bağlı akademik ədəbiyyatda üç il ərzində uğursuzluq axtarışına sərf ediblər.

Amançukvu dedi: “Əgər kimsə şikayət edərsə, ‘Oh, bu birləşmə bu şəkildə parçalanır və batareyanın zəif dövr etməsinə səbəb olur’, biz buna görə həyəcanlanırıq. Çünki biz bunu PFAS parçalanması üçün dəyişə bilərik.”

Şimal-Qərb Universitetinin tədqiqatçıları ilə birlikdə işləyən UChicago PME komandası, batareya komponentlərini təəssüf ki, parçalayan şərtləri per- və polifluoroalkil maddələri və ya PFAS kimi tanınan su çirkləndiricilərini qəsdən parçalamaq üçün yeni, güclü bir texnikaya çevirdi.

Onların “Nature Chemistry” jurnalında dərc olunmuş nəticələri , uzun zəncirli PFAS molekulu perfluorooktanoik turşusunun (PFOA) sudan çıxarılması daha da çətin ola biləcək qısa molekulyar zəncirlər yaratmadan minerallaşmış flüora parçalanmasında əlamətdar nəticələr göstərir. Bu yeni flüor mənbəyi çirkləndiriciləri dəyərli kommersiya məhsullarına çevirərək PFAS-sız birləşmələr yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

“Biz təxminən 94% deflüorizasiya və 95% parçalanmaya nail oluruq. Bu o deməkdir ki, PFAS-dakı demək olar ki, bütün karbon-flüor bağlarını qırırıq”, – deyə ilk müəllif, UChicago PME postdoktorantura tədqiqatçısı Bidushi Sarkar bildirib. “Biz əsasən mineralizasiya edirik və PFAS-ı sadəcə daha qısa fraqmentlərə doğramaq əvəzinə, tam parçalanmasını təmin edirik.”Batareyalarda kimyəvi maddələrin parçalanmasına səbəb olan uğursuzluqlardan ilhamlanan Çikaqo Universitetinin Pritzker Molekulyar Mühəndislik Məktəbinin per- və polifluoralkil maddələrini və ya PFAS-ı məhv etmək üçün yeni bir metodu, PFAS kimyəvi perfluorooktanoik turşusunun (PFOA) təxminən 94% deflüorizasiyasına və 95% parçalanmasına nail oldu. Test edilmiş 33 PFAS birləşməsindən 22-si parçalanma miqdarının 70%-dən çox olduğunu, bəzi parçalanmaların isə 99%-ə qədər olduğunu göstərdi. Müəllif: UChicago Pritzker Molekulyar Mühəndislik Məktəbi / Jason Smith.

Tədqiqatda iştirak etməyən İllinoys Çikaqo Universitetinin Kimya Mühəndisliyi üzrə professoru Brayan Çaplin bunu “gələcək reduktiv PFAS müalicə strategiyaları üçün faydalı konseptual irəliləyiş” kimi təriflədi.

Çaplin bildirib ki, “Bu iş, daha çox yayılmış oksidləşdirici yollar əvəzinə, litium vasitəçiliyi ilə elektroreduksiyanın düşünülmüş şəkildə istifadəsi ilə , qısa zəncirli PFAS yan məhsulları yaratmadan susuz bir sistemdə yüksək PFOA çevrilməsinə və demək olar ki, tam deflüorizasiyaya nail olmaq baxımından yenilikdir”.

Dünyanın hər yerində tədqiqatçılar UB şüası, yüksək temperatur, plazma, plastikə ac mikroblar və ya digər vasitələrlə inadkar PFAS molekullarını məhv etməyin yollarını axtardıqca, bu yeni işdə elektrokimyanın – elektrik və molekulyar bağlar arasındakı rəqsin – mübarizəyə qoşulduğu müşahidə olunur.

Amançukvu dedi: “İnsanların elektrokimyanı sevməsinin səbəbi onun olduqca modul olmasıdır. Mən batareyaları olan günəş panelinə və yerli tullantı axınlarını idarə etmək üçün kifayət qədər kiçik bir elektrokimyəvi reaktora sahib ola bilərəm . Bu gün insanların qurmağa çalışdığı bəzi sistemlərdə olduğu kimi, yüksək temperaturda və ya yüksək təzyiqdə işləyən böyük bir zavoda ehtiyacınız yoxdur.”Çikaqo Universitetinin Pritzker Molekulyar Mühəndislik Məktəbinin doktoranturadan sonrakı tədqiqatçısı Bidushi Sarkar (solda) və dosent Çibueze Amançukvu batareyaların per- və polifluoralkil maddələri və ya PFAS kimi tanınan su çirkləndiricilərini məhv etmək üçün yeni bir üsul yaratmadığını araşdırdılar. Müəllif: UChicago Pritzker Molekulyar Mühəndislik Məktəbi / Jason Smith

İnadkar kimyəvi maddələr, inadkar bir sual

PFAS, yanğınsöndürmə köpükləri, yağış örtükləri, yapışmayan tavalar və hətta tədqiqat zamanı komandanın geyindiyi laboratoriya örtükləri də daxil olmaqla məhsullarda istifadə edilən minlərlə davamlı və möhkəm kimyəvi maddə sinfidir. Lakin bu davamlılıq PFAS-ın yerdən, səthdən və ya içməli sudan təmizlənməsini o qədər çətinləşdirir ki, onlar “əbədi kimyəvi maddələr” ləqəbini qazanıblar.

Sarkar dedi: “Bütün bu xüsusiyyətlər – yanğına davamlı, suya davamlı, yağa davamlı – PFAS-dakı bu güclü karbon-flüor bağlarından qaynaqlanır. PFAS-ı bu qədər faydalı edən bu xüsusiyyətlər, eyni zamanda onların parçalanmasını çətinləşdirən amillərdir.”

Bu PFAS tədqiqatı, planetin qalıq yanacaqlardan uzaqlaşdırılması üçün lazım olan batareyalar və elektrokatalitik reaktorlar üçün elektrolitlərin dizaynına yönəlmiş UChicago PME-nin Amanchukwu Laboratoriyası üçün yeni bir zəmin yaradır. Lakin konfrans təqdimatlarından və digər mühazirələrdən sonra Amanchukwu, Sarkar və onların komanda üzvləri fərqli bir ətraf mühit problemi ilə bağlı suallar almağa davam etdilər.

“Mübaliğəsiz. Çıxışlar edərkən, zəmanət verirəm ki, sonunda alacağım bir sual “Professor, niyə daha da artan kimyəvi maddələr istehsal edirsiniz?” olacaq”, – Amançukvu dedi.

Amançukvu Laboratoriyası PFAS-sız batareya elektrolitləri sahəsində qabaqcıl olsa da , bir çox elektrolitdə hazırda az miqdarda olan və xərçəngə və ya digər sağlamlıq problemlərinə səbəb olduğu bilinən növ olmayan PFAS var. Lakin komanda sualı rədd etmək əvəzinə, sualı dəyişdirdi: Əgər PFAS əsaslı elektrolitlər artıq batareyalarda parçalanırsa, elm adamları bundan nə öyrənə bilərlər?

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Uğursuzluq ovu

Yeni işin həmmüəllifi, Şimal-Qərb Universitetinin kimya professoru Corc Şats bildirib ki, “Elektrokimya sadəcə elektrodları həllediciyə yerləşdirməkdir. Əgər bu molekullar həlledicilərə çevrilibsə və sonra elektrodlardan cərəyanı həlledicidən keçirsəniz, Çibueze və onun komandası PFAS-ı məhv edən bir sxem hazırlayıblar.”

Sadəcə suyu sıxmaq kifayət deyil. Flüorun kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə PFAS-ı oksidləşdirərək parçalamaq — atomları birləşdirən bağlar qeyri-sabit hala gələnə qədər elektronları çıxarmaq — çətindir.

Amançukvu bildirib ki, “Flüor ən elektronmənfi elementdir, ona görə də elektronları həqiqətən sevir. Bu, flüorlu birləşmələri oksidləşdirməyi çətinləşdirir. Onları reduksiya etmək daha asandır.”

Birləşmələri azaltmağa çalışmaq – rabitələr qeyri-sabit hala gələnə qədər elektron əlavə etmək – əvəzinə ətrafdakı suyu azaltmağa davam etdi və suyu hidrogen və oksigenə parçaladı. PFAS-ın susuz batareya elektrolitlərində bilmədən parçalandığını göstərən məqalələrin öyrənilməsi yeni bir plana gətirib çıxardı.

Amançukvu dedi: “Buradakı yeniliyimiz yüksək reduksiya stabilliyinə malik susuz elektrolitlərlə işləmək idi . Beləliklə, ona flüorlu birləşmə əlavə etdikdə, reduksiya yolu ilə parçalanan flüorlu birləşmə olur. Bunu mümkün edən irəliləyiş məhz bu oldu.”

Mis elektrodlarının batareyalarda tez-tez rast gəlinən litiumla işlənməsi yeni proseduru tamamladı. Onların PFOA ilə uğurunun kütləvi “əbədi kimyəvi” ailəsinin digər üzvlərinə tətbiqi gələcək işlər üçün ümidverici olduğunu sübut etdi. Test edilmiş 33 PFAS birləşməsindən 22-si parçalanma miqdarının 70%-dən çox olduğunu, bəzilərinin isə 99%-ə qədər parçalandığını göstərdi.

“İnsanlar elektrokimya ilə uzun müddətdir məşğul olurlar”, – deyə Şats bildirib. “Əgər bu asan olsaydı, artıq kəşf edilmiş olardı.”

Tapıntılar , Enerji-Su Sistemləri üçün Qabaqcıl Materiallar (AMEWS) Mərkəzi vasitəsilə qurulan əməkdaşlığın nəticəsidir .

“Məqsəd, adətən qarşılıqlı əlaqədə olmaya biləcək alimlərin bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olmasına nail olmaqdır”, – deyə Şatz bildirib. “Bu, AMEWS Mərkəzi ilə əlaqəli həyəcanverici bir nəticə olub.”

Nəşr detalları

Litium metal vasitəçiliyi ilə per- və polifluoroalkil maddələrinin elektrokimyəvi reduksiyası, Nature Chemistry (2026). DOI: 10.1038/s41557-025-02057-7

Jurnal məlumatları: Təbiət Kimyası 

Çikaqo Universiteti tərəfindən təmin edilir