25.05.2022 - University of California, Riverside

PFAS-Chemikalien sind nicht ewig beständig

Die Verwendung von Sulfit und Jodid unter ultraviolettem Licht kann PFAS im Wasser innerhalb weniger Stunden zerstören

Die einst als "ewige Chemikalien" bezeichneten Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) könnten sich einen neuen Spitznamen zulegen.

Das liegt daran, dass die Zugabe von Jodid zu einem Wasseraufbereitungsreaktor, der ultraviolettes (UV) Licht und Sulfit verwendet, bis zu 90 % der Kohlenstoff-Fluor-Atome in PFAS-Chemikalien für die Ewigkeit in nur wenigen Stunden zerstört, berichtet eine neue Studie unter der Leitung von Umwelttechnikforschern der UC Riverside. Die Zugabe von Jodid beschleunigt die Geschwindigkeit der Reaktion um das Vierfache, wodurch Energie und Chemikalien eingespart werden.

"Jodid leistet wirklich beachtliche Arbeit", sagte der korrespondierende Autor Jinyong Liu, ein Assistenzprofessor für Chemie- und Umwelttechnik. "Es beschleunigt nicht nur die Reaktion, sondern ermöglicht auch die Behandlung einer zehnmal höheren Konzentration von PFAS, sogar einiger sehr widerspenstiger Strukturen."

Lius Labor arbeitet seit 2017 an Möglichkeiten, PFAS durch photochemische Reaktionen zu zerstören. Die neue Methode hat bereits das Interesse der Industrie geweckt, und Lius Gruppe arbeitet mit Unternehmen zusammen, um Pilotversuche durchzuführen.

Die als PFAS bekannten synthetischen Chemikalien enthalten mehrere sehr starke Kohlenstoff-Fluor-Bindungen. Die weit verbreitete Verwendung dieser biologisch nicht abbaubaren Verbindungen in zahllosen Produkten seit den 1940er Jahren hat die Wasserversorgung in ganz Amerika kontaminiert, was verschiedene negative Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Tier hat. Da die Kohlenstoff-Fluor-Bindung sehr schwer zu brechen ist, passieren PFAS die meisten Wasseraufbereitungssysteme unverändert.

Der photochemische Abbau durch UV-Licht und Sulfit (SO32-) ist bis heute eine der wirksamsten Methoden zum Abbau von PFAS. Das ursprüngliche Verfahren verbrauchte viel Strom, weil die chemischen Reaktionen langsam abliefen. Außerdem blieben mehrere Kohlenstoff-Fluor-Bindungen in den Abbauprodukten zurück, deren gesundheitliche Auswirkungen unbekannt sind.

Letztes Jahr berichteten die Forscher, dass durch Oxidationsbehandlungen vor und nach der UV/Sulfit-Behandlung eine fast 100-prozentige Zerstörung der Kohlenstoff-Fluor-Bindungen in verschiedenen wichtigen PFAS-Schadstoffen erreicht werden kann.

In der neuen Arbeit fügten die Forscher dem UV/Sulfit-System Jodid hinzu, um ein besonders hartnäckiges PFAS-Molekül mit vier Kohlenstoffatomen namens Perfluorbutansulfonat (PFBS) zu behandeln, das in der ursprünglichen UV/Sulfit-Einstellung nur schlecht abgebaut wird. Das Jodid beschleunigte die Reaktion und entfernte PFBS innerhalb von 24 Stunden vollständig.

Wie erwartet, baute das UV/Sulfit+Iodid-System auch andere PFAS, wie die häufig berichteten PFOA und PFOS mit acht Kohlenstoffatomen, problemlos ab. Durch den Zusatz von Jodid konnte das System auch konzentrierte PFAS in einer Salzlösung zerstören, was eine praktische Herausforderung bei der Grundwassersanierung darstellt. Ionenaustauschsysteme werden zur Reinigung des Grundwassers eingesetzt, aber die im Harz gebundenen PFAS-Chemikalien müssen auf kostengünstige Weise ausgewaschen und zerstört werden.

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