Wenn wir in Filmen heftige Autounfälle oder brennende Flugzeuge auf Landebahnen sehen, wissen wir, dass sie nicht real sind. Aber in der realen Welt müssen Brennstoffbrände mit speziellen Arten von Chemikalien gelöscht werden, und die am häufigsten verwendeten sind sogenannte wässrige filmbildende Schäume (AFFFs). Umwelt- und Gesundheitsbedenken im Zusammenhang mit AFFFs haben jedoch zu weitreichenden Bemühungen geführt, sie zu erkennen, zu überwachen und schließlich zu beseitigen. Jetzt haben Forscher des National Institute of Standards and Technology (NIST) neue Referenzmaterialien veröffentlicht, um diese Bemühungen zu beschleunigen.
Was die Schäume so effektiv macht, sind chemische Verbindungen, sogenannte Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS), die es ihnen ermöglichen, Kraftstoffbrände im Vergleich zu anderen Alternativen viel schneller und effizienter zu löschen. Im Gegensatz zu Wasser, das auf eine Flamme geschüttet wird, was in einem Szenario, in dem eine brennbare Flüssigkeit den Brand verursacht, nicht funktionieren würde, breiten sich die Schäume nicht nur über das Feuer aus, sondern verhindern auch ein erneutes Entzünden, indem sie den Sauerstofffluss und die Kraftstoffdämpfe unterdrücken. AFFFs wurden erstmals in den 1940er Jahren eingeführt und werden seitdem nicht nur in Notfällen, sondern auch bei Feuerwehrübungen eingesetzt.
Aufgrund ihrer hohen Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und chemische Veränderungen zerfallen die PFAS in diesen Schäumen mit der Zeit langsam, was ihnen den Namen „Chemikalien für immer“ einbringt. Die Schäume können leicht in nahegelegene Gewässer und Böden gelangen und die umliegende Ökologie beeinträchtigen, was Anlass zur Sorge gibt, da PFAS mit negativen Auswirkungen auf die Gesundheit, wie z. B. bestimmten Krebsarten, in Verbindung gebracht werden.
Aufgrund dieser Bedenken beginnen Organisationen, darunter das Verteidigungsministerium (DOD), damit, die Verwendung von PFAS-haltigen Materialien zu unterbinden. Gemäß dem National Defense Authorization Act von 2020 muss das Verteidigungsministerium bis Oktober 2023 den Kauf von AFFFs von Herstellern einstellen und bis Oktober 2024 die Verwendung dieser Waffen einstellen.
Um diesen Ausstieg zu unterstützen, haben NIST-Forscher mit dem DOD an einer Reihe von AFFF-Referenzmaterialien (RMs) zusammengearbeitet, die PFAS enthalten. Während des Ausstiegsprozesses werden ältere AFFFs weiterhin verfügbar sein, und die RMs werden Organisationen dabei helfen, Schäume mit PFAS zu identifizieren, damit sie sie aus dem Verkehr ziehen können.
Während Hersteller bestrebt sind, die neuen militärischen Spezifikationen zu erfüllen, damit ihre Schäume weniger als 1 Teile pro Million (ppm) PFAS enthalten, „gibt es im ganzen Land immer noch alte AFFFs, und sie müssen Messungen durchführen lassen, um nachzuweisen, ob sie PFAS enthalten.“ „, sagte NIST-Chemikerin Jessica Reiner. „Wenn sie PFAS enthalten, müssen sie ordnungsgemäß entsorgt werden.“
NIST hat vier RMs veröffentlicht, die unterschiedliche PFAS-Formulierungen in den Schäumen enthalten: RM 8690 PFAS in AFFF I, RM 8691 PFAS in AFFF II, RM 8692 PFAS in AFFF IIIUnd RM 8693 PFAS in AFFF IV sind beim NIST erhältlich.
„Diese vier RMs enthalten viele der verschiedenen PFAS, die in den alten AFFFs verwendet werden, die auslaufen. Die RMs sind nützlich für Labore, die diese testen möchten“, sagte Reiner.
Die RMs werden dem Militär auch beim Kauf alternativer Feuerlöschmittel helfen.
„Da das Militär den Kauf dieser Schaumstoffe einstellen muss, müssen sie die neuen Schaumstoffe, die sie kaufen, auf PFAS testen. Mit diesen RMs können sie PFAS messen. Hersteller, die neue Schaumstoffe herstellen, könnten den RM auch verwenden, wenn sie Tests durchführen müssen.“ wenn sie PFAS-frei sind“, sagte Reiner.
NIST-Forscher schickten die RMs an eine Reihe anderer Labore, um sie in einer sogenannten Ringversuchsstudie zu testen. Sie erfuhren, dass es Wissenschaftlern schwer fiel, PFAS in Schaumform zu messen. NIST-Forscher entwickelten dann die neuen Referenzmaterialien auf eine bestimmte Art und Weise, sodass jede einzelne Formulierung verdünnt wurde, um die Verwendung zu erleichtern.
Analyselabore, akademische Einrichtungen und das US-Verkehrsministerium sind einige weitere Beispiele für Gruppen, die die RMs nutzen können. „Zum Beispiel könnte jeder in einer Toxikologiegruppe diese RMs für wissenschaftliche Experimente verwenden, etwa um Dosen der Verbindungen zu verabreichen, um ihre Wirkung auf Zellen zu untersuchen“, sagte Reiner.