Wissenschaftler testen zwei neue Methoden zur Zerstörung von „Ewigkeitschemikalien“

Deutsche Forscher haben experimentell zwei unabhängige und vielversprechende Methoden zur Neutralisierung von per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) bestätigt. Diese Stoffe werden in der Natur nicht abgebaut, reichern sich in Organismen an und können gefährliche Krankheiten verursachen. Laut den in Chemical Engineering Journal Advances und Scientific Reports veröffentlichten Ergebnissen zielen die Technologien darauf ab, die extrem stabile Kohlenstoff-Fluor-Bindung zu spalten und dabei ungiftige Fluorid-Ionen als Abfall zu erzeugen. Ixbt.com berichtet .

Hydrodynamische Kavitation und ihr Potenzial

Der erste im Rahmen der Studie getestete Ansatz wird als hydrodynamische Kavitation bezeichnet. Dabei wird verunreinigtes Wasser durch eine enge Düse geleitet. Aufgrund des Druckunterschieds entstehen im Strom Dampf-Mikrobläschen, die anschließend kollabieren. Während des Kollapses steigt die Temperatur im Inneren der Blasen schlagartig auf mehrere Tausend Grad an, wodurch hochreaktive Hydroxylradikale aus dem Wasser freigesetzt werden.

PFAS-Moleküle, die an den Blasenoberflächen haften, sind gleichzeitig einem thermischen und einem chemischen Schock ausgesetzt. Experimente mit Perfluoroctansulfonat (PFOS), einem der beständigsten Stoffe, zeigten, dass sich bei einem einzigen Behandlungszyklus nahezu 37 % der gelösten Substanz zersetzten. Die Wissenschaftler arbeiten derzeit daran, diesen Wert auf über 80 % zu steigern.

Bessere Ergebnisse mit kaltem atmosphärischem Plasma

Die zweite Methode basiert auf kaltem atmosphärischem Plasma, das direkt an der Wasseroberfläche erzeugt wird. Dabei wird Luft durch die Flüssigkeit geblasen und sie wird kontinuierlich durchmischt. Von Lösungsmittelmolekülen umgebene solvatisierte Elektronen greifen Kohlenstoff-Fluor-Bindungen an und wirken als wichtigste Zersetzungsagentien.

Den Angaben zufolge wurde PFOS mit einer Ausgangskonzentration von 5 mg/l unter diesen Bedingungen innerhalb von nur 20 Minuten zu 99,99 % zersetzt. Gleichzeitig verkürzte sich die Halbwertszeit der Substanz von 13,4 auf 1,6 Minuten. Der Energieverbrauch war deutlich niedriger als bei herkömmlichen Verfahren und lag bei 39 kWh pro Kubikmeter.

Herkömmliche Reinigungstechnologien, darunter Aktivkohle und Ionenaustauscherharze, konzentrieren PFAS lediglich an einem Ort und erzeugen sekundäre Giftabfälle. Die neu entwickelten Kavitation- und Plasmatechnologien könnten sich ohne zusätzliche chemische Reagenzien zu den ersten Verfahren im industriellen Maßstab entwickeln, die „Ewigkeitschemikalien“ irreversibel zerstören.