Defluorierung

Defluorierung ist der chemische Prozess der Entfernung von Fluor-Atomen oder Fluorid-Ionen aus einem Substrat. Der Begriff wird sowohl in der organischen Chemie verwendet, um die Spaltung von C–F-Bindungen zu beschreiben, als auch in Umwelttechnik und Wasserbehandlung, wo es um die Entfernung von Fluorid aus Wasser oder Prozessströmen geht.

In der organischen Synthese bezeichnet Defluorierung die Umwandlung von organofluorierten Verbindungen in weniger fluorierte oder fluorfreie Produkte. Typische Methoden sind katalytische Hydrodefluorierung (HDH) mit Wasserstoff und Übergangsmetall-Katalysatoren (häufig Ni, Pd oder Pt) unter Druck, reductive Defluorierung mit Metall-Reduktionsmitteln (z. B. Zink, Eisen) und Protonenspendern, nukleophile Substitutionen oder Hydrid-Defluorierung sowie thermische oder elektrochemische Ansätze. Die Wahl des Verfahrens hängt von der Substratstruktur, dem gewünschten Endprodukt und Sicherheitsaspekten ab.

Im Umwelt- und Wasserbereich dient Defluorierung der Reduktion oder Entfernung von Fluorid-Ionen bzw. fluorierten Schadstoffen, insbesondere PFAS. Konventionelle Trenn- und Behandlungsverfahren umfassen Adsorption auf Aktivkohle, Aluminiumoxid (Aktivkohle/Activated Alumina), Knochenchar oder Zr-basierte Adsorbentien, Ionenaustauschharze und Membrantechnologien wie Nanofiltration oder Umkehrosmose. Zur Defluorierung fluorhaltiger Schadstoffe werden zudem fortschrittliche oxidative oder elektrochemische Verfahren sowie katalytische HDH-Felder erforscht, oft mit dem Ziel, Fluorbindungen zu kürzeren Ketten oder Fluorid zu zerlegen.

Herausforderungen sind die Stärke der C–F-Bindungen, die mögliche Bildung von fluorierten Abfallprodukten oder HF-Gas sowie Sicherheits- und Entsorgungsaspekte. Regulatorische Vorgaben setzen Grenzwerte für Fluorid in Trinkwasser, was die Notwendigkeit wirtschaftlicher und sicherer Defluorierungsprozesse unterstreicht.