Forschung: Messung von PFAS im Wasser: Ein kostengünstiger tragbarer Sensor ist da.

In den letzten Jahren war der Zusammenhang zwischen der Anreicherung von PFAS in Geweben und dem Auftreten von – auch schweren – Krankheiten, die die Gesundheit von Lebewesen beeinträchtigen, Gegenstand zahlreicher Studien. Das Akronym PFAS steht für poly- und perfluorierte Alkylsubstanzen , Moleküle, die in vielen Konsumgütern verwendet werden, von Imprägniermitteln bis hin zu Funktionskleidung, Antihaft-Pfannen und Dichtungsmassen. Sie können durch unsachgemäßen Gebrauch der Produkte oder einfach durch falsche Entsorgung in die Umwelt gelangen. Einmal freigesetzt, werden PFAS zu persistenten Schadstoffen, die sich über Boden, Wasser und sogar die Luft ausbreiten können, sogar über enorme Entfernungen. Die neue europäische Trinkwasserverordnung, die in diesem Jahr in Kraft tritt, legt nicht nur sehr niedrige Grenzwerte für die Gesamt-PFAS fest, sondern noch strengere für die etwa dreißig Moleküle, die als am gefährlichsten für die menschliche Gesundheit gelten. Bislang können PFAS in spezialisierten Analyselabors gemessen werden, während für die Kartierung und flächendeckende Überwachung der Umwelt Sensoren benötigt werden, die „vor Ort“ eingesetzt werden können.

Die von Berto koordinierte Studie verfolgt diesen Ansatz und verwendet einen elektronischen Sensor auf Basis eines elektrolytgesteuerten organischen Transistors (EGOT) zur Überwachung von PFAS im Wasser. Das Gerät, das in Zusammenarbeit mit den Gruppen von Pierangelo Metrangolo vom Polytechnikum Mailand und Lucia Pasquato von der Universität Triest im Rahmen des PRIN-Nifty-Projekts des Ministeriums für Bildung, Universität und Forschung (MIUR) entwickelt wurde, kann drei verschiedene PFAS unterscheiden, indem es die winzigen nicht-kovalenten Fluor-Fluor-Wechselwirkungen zwischen ihnen und einer selbstorganisierenden molekularen Monoschicht erkennt, die auf der Oberfläche des Transistors immobilisiert ist und speziell für die Erkennung perfluorierter Schadstoffe in Lösung entwickelt wurde.

Neben der Messung der gesetzlich vorgeschriebenen Parameter für diese PFAS (eine erhebliche technologische Herausforderung an sich) ermöglicht uns der EGOT-Sensor auch, Energieinformationen über die Erkennung zwischen dem Sensor und den PFAS in der Lösung zu erhalten. „Diese von Marcello Berto koordinierte Arbeit“, kommentiert Fabio Biscarini, einer der Autoren der Studie, „ist nicht nur von erheblicher wissenschaftlicher Bedeutung, sondern auch ein wichtiger erster Schritt hin zur Entwicklung eines tragbaren, kostengünstigen Sensors , der PFAS in Wasser in nur wenigen Minuten direkt messen kann. Ich freue mich, betonen zu können, wie unser multidisziplinärer Ansatz, bei dem supramolekulare Chemie, synthetische Chemie, Nanotechnologie und organische Elektronik synergetisch integriert werden, es uns ermöglicht hat, ein Problem von beträchtlicher Komplexität anzugehen und zu lösen, das für einzelne Teams nur schwer zu bewältigen ist.“