03.08.2022 - University of Illinois at Chicago

Entwicklung einer Technologie zur Beseitigung von "ewigen Chemikalien" aus dem Wasser

Die National Alliance for Water Innovation des DOE unterstützt die Forschung der UIC

Ingenieure der University of Illinois Chicago haben von der Nationalen Allianz für Wasserinnovation des US-Energieministeriums etwas mehr als 1 Million Dollar erhalten, um ein System zu entwickeln, das poly- und perfluorierte Substanzen, die gemeinhin als PFAS bezeichnet werden, selektiv aus industriellen und kommunalen Abwässern entfernt und vernichtet. PFAS sind künstlich hergestellte Chemikalien, die in vielen gängigen Materialien vorkommen.

Aufgrund der weit verbreiteten Verwendung in der Industrie, in Düngemitteln und kommerziellen Produkten, die auf Mülldeponien landen, sickern PFAS in das Grundwasser und die Trinkwasserversorgung. Leider lassen sich diese allgegenwärtigen "ewigen Chemikalien" im Körper nicht abbauen und werden mit gesundheitsschädlichen Wirkungen bei Mensch und Tier in Verbindung gebracht. Es ist erwiesen, dass die Verbindungen in geringen Mengen zu hohem Cholesterinspiegel und Krebs führen können und Auswirkungen auf das Fortpflanzungs- und Immunsystem sowie die Schilddrüse haben.

Das UIC-Team unter der Leitung von Brian Chaplin, Professor für Chemieingenieurwesen, wird einen Prototyp seines Systems entwickeln und ihn nach Ablauf der dreijährigen Finanzierung für die Vergrößerung und Pilotversuche im kalifornischen Orange County Water District einsetzen. Aufgrund der häufigen Dürreperioden in diesem Bezirk investiert das Versorgungsunternehmen in neue Technologien, um die problematische Trinkwasserversorgung des Bezirks durch Wasserrecycling und Grundwasseranreicherung zu verbessern.

Das System von Chaplin arbeitet mit einem Aufbereitungsprozess, der reaktiven elektrochemischen Membranfiltration. Während das Wasser das REM-System durchläuft, fangen Adsorbentien und Katalysatoren auf der Membran PFAS ab bzw. zerstören sie.

Mit der Finanzierung wird das UIC-Team effiziente Elektrokatalysatoren entwickeln, screenen, charakterisieren und optimieren, damit das System PFAS erfolgreich entfernt und vor allem in hohem Maße mit geringem Energieaufwand zerstört. Außerdem werden sie andere Systeme analysieren, um Vergleiche anzustellen und bewährte Verfahren für den Einsatz der Technologie in großem Maßstab in praktischen, realen Anwendungen zu finden.

"Die REM-Filtration ist zwar eine der einzigen Möglichkeiten, PFAS zu zerstören, doch funktionieren diese Systeme bisher nur unter einer begrenzten Anzahl kontrollierter Bedingungen. Unsere Herausforderung besteht darin, diese Systeme in der Umwelt zum Einsatz zu bringen", sagte Chaplin. "Wenn wir diese Arbeit abschließen, wird diese neue Technologie bereit sein, um im industriellen und kommunalen Abwassersektor erprobt zu werden, was uns und anderen Praktikern helfen wird, die Auswirkungen auf die Entsalzung und das Recycling von nicht-traditionellen Wasserströmen zu bewerten.

Chaplin hofft, dass die Entwicklung neuer Katalysatormaterialien das System für eine erfolgreiche zerstörende Entfernung von PFAS in weniger als zwei Minuten Kontaktzeit und mit einer Umwandlungsrate von weniger als 10 Kilowattstunden pro Kubikmeter einsatzbereit machen wird, was eine Größenordnung niedriger ist als andere zerstörende Technologien.

"Die Kontamination mit PFAS ist ein weit verbreitetes Problem in unserer Industriegesellschaft, und wenn wir nicht erfolgreich Wege finden, diese Chemikalien für immer zu zerstören, werden die potenziellen negativen Auswirkungen auf die Gesundheit weiter zunehmen, da sich die Substanzen in der Umwelt anreichern", sagte Chaplin.

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