Der hellblaue Versandbehälter hob sich von der schneebedeckten Landschaft des Tablyn Park in Lake Elmo, Minnesota, ab. Im Inneren kalibrierten Auftragnehmer eine Maschine, von der Staatsbeamte hoffen, dass sie helfen könnte, ein jahrzehntelanges Verschmutzungsproblem im östlichen U-Bahn-Gebiet zu lösen.
Innerhalb des Trailers wird Grundwasser in große schwarze Fässer gepumpt, die mit klaren blauen Zylindern gekrönt sind. Luft wird in das Wasser eingespritzt, um Blasen zu erzeugen – und in den oberen Kammern sammelt die Maschine einen Schaum, der voller giftiger Chemikalien ist, die zusammen als PFAS bekannt sind. Das dekontaminierte Wasser wird dann zurück in den Untergrund gepumpt.
„Die Hoffnung hier ist, dass wir in der Lage sind, die Ausbreitung von PFAS zu reduzieren, so dass wir die Anzahl der notwendigen Behandlungsoptionen für Brunnen reduzieren können“, sagte Rebecca Higgins, eine leitende Hydrogeologin der Minnesota Pollution Control Agency. „Es schützt diese Grundwasserressource für heutige und zukünftige Generationen.“
Minnesota hat Millionen ausgegeben, um das Trinkwasser in Gemeinden zu filtern, in denen PFAS im Grundwasser verweilt. Diese neue Anstrengung soll die Industriechemikalien aus der Umwelt entfernen.
Bei voller Leistung sollte das oberflächenaktivierte Schaumfraktionierungssystem oder SAFF-System in der Lage sein, 60.000 Gallonen Wasser pro Tag zu verarbeiten, sagte Higgins. Die Verarbeitung würde 5 Gallonen einer konzentrierten chemischen Suppe entfernen, die von Wissenschaftlern analysiert wird, die nach 40 verschiedenen PFAS-Formulierungen suchen.
PFAS oder per- und polyfluorierte Substanzen wurden in den 1950er Jahren von 3M aus Maplewood entwickelt. Sie werden häufig verwendet, um Brände zu unterdrücken, Wasser abzuweisen, Flecken abzuwehren und Antihaft-Kochgeschirr herzustellen. Aber die gleichen Kohlenstoff-Fluor-Bindungen, die die Verbindungen nützlich machen, machen sie auch extrem schwer zu zerstören, was ihnen den Namen „Ewige Chemikalien“ einbrachte.
Die Forschung brachte laut MPCA einige der PFAS-Chemikalien mit Nierenkrebs, reduzierten Immunreaktionen, niedrigem Geburtsgewicht und Veränderungen in der Leber in Verbindung.
Schadstoffprobleme in der U-Bahn Ost sind seit Jahren bekannt. PFAS wurde aus Deponien ausgelaugt, die 3M für seine Chemiefabrik Cottage Grove verwendete, und wurde Anfang der 2000er Jahre im Trinkwasser in Lake Elmo, Woodbury, Oakdale und Cottage Grove gefunden. Die Chemikalien tauchen immer noch von Zeit zu Zeit an unerwarteten Orten rund um die östliche U-Bahn auf – wie die Entdeckung vor zwei Jahren, dass sie sich in Schaum entlang zweier Bäche konzentriert hatten.
Wie sich herausstellt, ist dieser Schaum Teil der Inspiration für die neue Technologie, die jetzt von der MPCA getestet wird. PFAS verbleibt auf der Wasseroberfläche und neigt ähnlich wie eine Seife dazu, Blasen zu bilden.
„Warum nicht das gleiche Prinzip ausnutzen und versuchen, es zu unserem Vorteil zu nutzen, richtig, um zu versuchen, es physisch zu entfernen?“ sagte Higgins.
Das SAFF-System wurde dieses Jahr für 790.000 $ gekauft. Die Mittel stammen aus einem Vergleich in Höhe von 850 Millionen US-Dollar, den Minnesota 2018 mit 3M geschlossen hat, nachdem es wegen Umweltverschmutzung geklagt hatte.
Ein Großteil dieses Geldes ist in die Trinkwasseraufbereitung geflossen. Aber Matt Simcik, Professor für Umweltchemie an der Universität von Minnesota, sagte, er sei dankbar, dass die Umweltverschmutzung bei den Bemühungen des Staates nicht vergessen werde.
„Sie stellen eine Gefahr für die Umwelt dar und verschwinden nicht, und wir haben einige der höchsten Konzentrationen, die im Grundwasser in der östlichen Metro gemessen wurden“, sagte Simcik. „Also müssen wir etwas tun.“
Forscher, die an neuen Technologien arbeiten, stehen vor einem globalen Problem bei der Eindämmung von PFAS. Die Chemikalien wurden in Tieren auf der ganzen Welt gefunden, einschließlich in den Körpern von Eisbären.
In den Vereinigten Staaten wird der Umfang der Kontaminationsquellen noch aufgedeckt. 3M und Dupont, ein weiterer PFAS-Hersteller, sehen sich einer erheblichen Haftung durch einen mit PFAS versetzten Brandbekämpfungsschaum ausgesetzt, der auf Flughäfen und Militäranlagen weit verbreitet war, um gefährliche Treibstoffbrände zu löschen. In der Nähe einer anderen Chemiefabrik von 3M in Illinois, nördlich der Quad Cities, hat die EPA das Unternehmen kürzlich angewiesen, das Trinkwasser für Tausende von Menschen zu testen und aufzubereiten.
Simcik hat die Verbindungen jahrelang untersucht und arbeitet an einer alternativen Option für die Eindämmung: ein Gerinnungsmittel, das an den PFAS-Molekülen haften und sie daran hindern würde, durch das Grundwasser und in das Trinkwasser zu gelangen.
Simcik sagte, dass die Eindämmung den Vorteil hat, dass sie wartungsarm ist, aber es bleiben Fragen darüber, wie lange die Strategie funktioniert. Systeme wie die SAFF-Maschinen sind insofern besser, als sie die Chemikalien tatsächlich aus der Umwelt entfernen – aber sie erfordern mehr Geld und Personal für den Betrieb.
All diese unterschiedlichen Strategien erfordern jedoch weitere Feldversuche. „Wir stecken noch in den Kinderschuhen, lernen diese Technologien und entwickeln diese Technologien“, sagte Simcik.
Higgins sagte, der Staat wisse noch nicht, wie viel es kosten werde, das SAFF-System zu betreiben. Die MPCA plant, die Einheit fünf bis sechs Monate an ihrem derzeitigen Standort zu belassen und sie dann in anderen Gebieten mit bekannter Verschmutzung zu testen.
Die Agentur wird auch eine andere Technologie namens De-Fluoro testen, die noch nicht angekommen ist. Es wurde entwickelt, um die notorisch starken PFAS-Moleküle aufzubrechen, indem es sie durch eine elektrische Ladung mit Sauerstoff verbindet. Die MPCA hat das System nicht gekauft, sondern leiht es sich vom Auftragnehmer AECOM.
Higgins sagte, dass der Staat De-Fluoro sorgfältig testen muss und möglicherweise nicht in der Lage sein wird, die Chemikalien vollständig zu zerstören.
„Man kann nicht zu viel versprechen und nicht liefern“, sagte sie. „Das ist nur eine von vielen Technologien, die wir hoffentlich ausprobieren werden.“
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