I derivati del fluoroarene (FA) stanno ricevendo sempre più attenzione a causa delle loro diffuse applicazioni nella sintesi di prodotti farmaceutici, agrochimici e composti organici con funzioni speciali. Tuttavia, a causa delle loro ampie applicazioni, gli acidi grassi scaricati nelle acque reflue industriali causano un grave inquinamento ambientale.
La tossicità, la persistenza e il bioaccumulo degli acidi grassi comportano rischi considerevoli per gli ecosistemi e la salute umana. Ad esempio, come tipico acido folico, il 4-fluorofenolo (4-FP) è riconosciuto come cancerogeno nel registro degli effetti tossici delle sostanze chimiche.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Can Li dell'Istituto di fisica chimica di Dalian, Accademia cinese delle scienze, ha segnalato un processo sincrono di defluorurazione-ossidazione per una degradazione efficiente degli acidi grassi con fotoelettrocatalisi (PEC). L'approccio è stato accoppiato alla defluorurazione della fotolisi con processi di ossidazione avviati da •OH.
I risultati sono pubblicati sul Chinese Journal of Catalysis
Ci sono due sfide fondamentali che devono essere affrontate per quanto riguarda il degrado degli acidi grassi. Innanzitutto, la scissione dei legami C‒F, che è fondamentale per evitare la formazione di sottoprodotti fluorurati tossici o persistenti. In secondo luogo, la completa ossidazione degli intermedi defluorurati, come i derivati aromatici o alifatici, essenziale per consentire la bonifica dell'ambiente acquatico. Un processo efficiente per l'eliminazione degli acidi grassi deve raggiungere sia un'elevata efficienza di defluorurazione che un'elevata attività di ossidazione.
Sebbene siano stati fatti molti sforzi per sviluppare metodi di degradazione per gli FA, la scissione dei legami C‒F utilizzando ossidanti carenti di elettroni in condizioni ossidative è inefficiente a causa dell’elevata elettronegatività del fluoro. Inoltre, l'applicazione del processo di defluorurazione di riduzione è limitata a causa dei costi elevati e delle rigide condizioni di reazione, come la necessità di catalizzatori a base di metalli nobili o di atmosfera inerte. Pertanto, è urgente sviluppare tecnologie efficienti ed ecocompatibili per la completa degradazione degli acidi grassi nelle acque reflue in condizioni blande.
Nel loro studio, i ricercatori hanno ottenuto sia una defluorurazione efficiente che una rimozione del TOC (entrambe superiori al 99,9%) in condizioni blande. Il loro articolo descrive il sistema pilota su larga scala che hanno progettato per dimostrare il trattamento approfondito degli acidi grassi per l'applicazione pratica.
Ulteriori informazioni: Haibo Chi et al, Un processo sincrono di defluorurazione-ossidazione per un'efficiente mineralizzazione dei fluoroareni con fotoelettrocatalisi, Chinese Journal of Catalysis (2023). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64559-0
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
