21.01.2021 - University of Houston

Neue Hinweise helfen zu erklären, warum PFAS-Chemikalien der Sanierung trotzen

Studie zeigt neue Wege zur Reinigung dieser "ewigen Chemikalien" auf

Die synthetischen Chemikalien, die als PFAS bekannt sind, kurz für Perfluoralkyl- und Polyfluoralkyl-Substanzen, finden sich im Boden und Grundwasser, wo sie sich angesammelt haben, und stellen Risiken für die menschliche Gesundheit dar, die von Atembeschwerden bis hin zu Krebs reichen.

Neue Forschungsergebnisse der University of Houston und der Oregon State University, die in der Fachzeitschrift Environmental Science and Technology Letters veröffentlicht wurden, legen nahe, warum diese "forever chemicals" - so genannt, weil sie jahrzehntelang in der Umwelt verbleiben können - so schwer dauerhaft zu entfernen sind und bieten neue Wege für bessere Sanierungsverfahren.

Die Arbeit konzentrierte sich auf die Wechselwirkungen, die entstehen, wenn Feuerwehrleute Löschschaum, der PFAS enthält, zur Bekämpfung von Bränden mit Kerosin, Diesel oder anderen kohlenwasserstoffbasierten Kraftstoffen einsetzen. Feuerwehrübungsplätze sind gut dokumentierte Quellen der PFAS-Verschmutzung.

Konstantinos Kostarelos, ein Forscher der UH Energy und korrespondierender Autor der Arbeit, sagte, dass die Wechselwirkungen eine viskose Wasser-in-Öl-Mikroemulsion bilden, die laut chemischer Analyse einen hohen Anteil an PFAS zurückhält.

Im Gegensatz zu vielen Emulsionen aus Öl und Flüssigkeit, die sich mit der Zeit in ihre Bestandteile auflösen, behalten diese Mikroemulsionen - bestehend aus den Flüssigkeiten des Feuerlöschschaums und des kohlenwasserstoffbasierten Kraftstoffs - ihre Zusammensetzung bei, so Kostarelos. "Es verhält sich wie eine separate Phase: die Wasserphase, Ölphase und die Mikroemulsionsphase. Und die Mikroemulsionsphase kapselt diese PFAS ein."

Experimentelle Versuche, die den Untergrund simulieren, ergaben, dass etwa 80% der PFAS in den Mikroemulsionen zurückgehalten werden, wenn sie durch den Boden fließen, sagte er. "Wenn sie leicht hindurchgehen würden, wären sie nicht so hartnäckig über Jahrzehnte hinweg."

PFAS, die während des Chemie-Booms nach dem Zweiten Weltkrieg produziert wurden, finden sich in Konsumgütern, die von Fleckenschutzmitteln über Teflon bis hin zu Mikrowellen-Popcorntüten reichen, aber auch in Feuerlöschschaum. Sie wurden geschätzt, weil sie aufgrund der starken Bindung zwischen den Kohlenstoff- und Fluoratomen, aus denen die PFAS-Moleküle bestehen, Hitze, Öl und Wasser widerstehen - den traditionellen Methoden zur Entfernung oder zum Abbau von Chemikalien.

Sie waren das Ziel von Klagen und behördlichen Maßnahmen, und neue chemische Formulierungen haben ihre Halbwertszeit verkürzt.

In der Zwischenzeit widersetzt sich die giftige Hinterlassenschaft der älteren Formulierungen weiterhin einer dauerhaften Sanierung. Kostarelos sagte, dass das neue Verständnis der Mikroemulsionsbildung den Forschern helfen wird, die Quelle der Kontamination besser zu identifizieren und neue Methoden für die Sanierung anzuregen.

"Es ist sehr zähflüssig", sagte er. "Das ist eine sehr nützliche Information, um einen Weg zu finden, die Mikroemulsion zurückzugewinnen."

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