Doch nicht so „ewig“ Forscher knacken hoch stabile PFAS

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Am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat man zwei neue Verfahren entwickelt, um per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) in ihre Bestandteile zu zerlegen ...

Forscher am HZDR) haben jetzt gleich zwei neue Möglichkeiten entwickelt, um per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen, die chemisch äußerst widerstandsfähig sind und deshalb auch „Ewigkeitschemikalien“ genannt werden, dennoch relativ leicht in ihre Bestandteile zu zerlegen. Die hydrodynamische Kavitation sowie kaltes atmosphärisches Plasma in Kombination mit Gasdispersion bringen den Erfolg. Aber warum das Ganze? Nun, einige PFAS, obwohl sie so stabil sind, stehen dennoch unter Verdacht, das Erbgut zu verändern und Krebs zu fördern. Aber bei vielen ist die biologische Wirkung bisher noch unbekannt. Die PFAS-Gruppe hält nicht zuletzt rund 10.000 kurz- und langkettige Industriechemikalien bereit, deren außergewöhnliche chemische Widerstandsfähigkeit auf den besonders stabilen Kohlenstoff-Fluor-Bindungen beruht. Das macht sie für den Einsatz auch so attraktiv. Und Alternativen sind schwer zu entwickeln. Über das Abwasser gelangen PFAS aber auch in Flüsse und schließlich in die Meere. Auch in der Elbe wurden PFAS vor Kurzem in höheren Dosen nachgewiesen, wie die Forscher anmerken. Deshalb will man alles tun, um diese Substanzen zu entschärfen.

Kavitationseffekt macht auch robusteste Verbindungen instabil

Bei der hydrodynamischen Kavitation (plötzliche, in der Regel schädliche, Bildung von Dampfblasen in Fluiden) befördern die Forscher mit PFAS angereichertes Wasser durch eine Verengung und erzeugen so kleine Dampfblasen. Weil langkettige PFAS auch oberflächenaktiv sind, lagern sie sich an die Dampfblasen an. Diese implodieren aber, wenn der Umgebungsdruck in der Strömung hinter der Verengung steigt. Die an ihnen haftenden PFAS werden dabei örtlich sehr hohen Temperaturen von mehreren Tausend Grad Celsius ausgesetzt, wie das HZDR erklärt. Zeitgleich entstünden noch hochreaktive Hydroxylradikale, die dann mit den Substanzen in ihrer Umgebung unspezifisch reagierten. Die Hypothese der Forscher lautet deshalb, dass die Radikale die Zwischenprodukte, die bei der Implosion entstehen, angreifen und so den PFAS-Abbau deutlich intensivieren.Man habe auch schon nachweisen können, dass man damit im Trinkwasser befindliche PFAS unschädlich machen konnte.

PFAS mit atmosphärischem Plasma kalt erwischt

Im Rahmen einer weiteren Versuchsreihe setzte man in Dresden-Rossendorf kaltes atmosphärisches Plasma in Kombination mit der Gasdispersion ein, um PFAS abzubauen. Der Vorteil sei, dass das Verfahren unter Umgebungsbedingungen arbeite und weder Katalysatoren noch zusätzliche Chemikalien erfordere. Dazu hat man das betreffende Plasma an einer Wasseroberfläche erzeugt und gleichzeitig Gas in das mit PFAS versetzte Wasser eingeleitet. Die PFAS lagerten sich dann an der Oberfläche der Gasbläschen an, wie es weiter heißt. Während die Bläschen aufsteigen, wird die Flüssigkeit ständig umgewälzt. Dadurch gelangen die PFAS an die Wasseroberfläche, wo sie durch die Kraft des Plasmas zersetzt werden. Mit dem Verfahren ließen sich sowohl lang- als auch kurzkettige PFAS nahezu vollständig abbauen, wie man betont. Rund 35 Prozent der in den Ewigkeitschemikalien gebundenen Fluoratome wurden dabei in Fluoridsalze verwandelt. Allerdings brauche man mehr Energie als bei der ersten Methode.

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