Abschied "für immer" - Zerstörung von PFAS durch Zerkleinerung mit einem neuen Zusatzstoff
Ein neuer Weg zum Umgang mit "ewigen Chemikalien"
Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) sind potenziell schädliche Stoffe, die als "ewige Chemikalien" (Forever Chemicals) bekannt sind, weil sie so schwer zu zerstören sind. Eine neue Technik zum Abbau von PFAS besteht darin, sie mit Metallkugeln in einem sich bewegenden Behälter zu zermahlen, doch diese Technik kann korrosive Zusatzstoffe erfordern. Jetzt berichten Forscher in den ACS Environmental Science & Technology Letters über eine neue Art von Zusatzstoff für das "Kugelmahlen", der PFAS bei Umgebungstemperatur und -druck vollständig abbaut.
Forscher zerstören PFAS in Böden, indem sie sie mit Metallkugeln und Bornitrid zermahlen (Symbolbild).
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Die Kontamination fester PFAS ist ein ständiges Problem für Böden in der Nähe von Mülldeponien, Produktionsstätten und Einrichtungen, die häufig Löschschaum verwenden. Derzeit empfiehlt die US-Umweltschutzbehörde die Verbrennung, um diese Stoffe zu zerstören, aber es bestehen weiterhin Bedenken, ob diese energieintensive Methode die Umweltverschmutzung wirksam verhindern kann.
Eine weitere Möglichkeit ist das Kugelmahlen, ein Verfahren, bei dem PFAS und Zusatzstoffe mit hohen Geschwindigkeiten mit Metallkugeln vermischt werden. Die Kollisionen zwischen den Kugeln und den Zusatzstoffen führen zu Festkörperreaktionen, die die Kohlenstoff-Fluor-Bindungen der PFAS aufbrechen und sie in weniger schädliche Produkte umwandeln. Ein übliches Additiv für diesen Prozess ist Kaliumhydroxid (KOH), das jedoch problematische Klumpen bildet und korrosiv ist. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wandten sich Yang Yang und Kollegen dem Bornitrid zu, einem piezoelektrischen Material, das partielle elektrische Ladungen erzeugt und Elektronen aufnehmen kann, wenn es durch mechanische Kräfte verformt wird. Sie berichten nun über ein Kugelmahlverfahren, bei dem Bornitrid als nicht-korrosiver Zusatzstoff verwendet wird, um mit PFAS zu reagieren und diese zu zerstören.
Zum Nachweis des Konzepts für den neuen Zusatzstoff hat das Team zwei ältere PFAS-Verbindungen mit Bornitrid kugelgemahlen und die Produkte analysiert. Durch Optimierung des Verhältnisses von Bornitrid zu PFAS gelang es dem Team, die Fluoratome innerhalb von vier Stunden bei Umgebungstemperatur und -druck fast vollständig aus den PFAS zu entfernen und sie damit effektiv zu zerstören. Mit dieser Methode wurden auch 80 % der bekannten PFAS aus Böden, die mit Löschschaum kontaminiert waren, nach sechs Stunden abgebaut. In beiden Experimenten baute Bornitrid PFAS effizienter ab als KOH. Weitere Analysen deuten darauf hin, dass Bornitrid Elektronen und Fluoratome von PFAS aufnimmt, die dann in Fluoralkylradikale zerfallen, die mit Sauerstoff oder anderen Radikalen reagieren und schließlich unschädliche Mineralien bilden. Diese neue Methode könnte die Tür für zukünftige, auf mechanischer Kraft basierende PFAS-Sanierungsstrategien öffnen, sagen die Forscher.
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