Chemieingenieure der University of British Columbia haben ein neues Verfahren entwickelt, das PFAS-Substanzen – allgemein bekannt als „ewige Chemikalien“ – in einem einzigen integrierten System auffängt und behandelt.
Die Forschung erscheint In Naturkommunikationstechnik.
Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) werden aufgrund ihrer Hitze-, Wasser- und Fleckenbeständigkeit häufig bei der Herstellung von Konsumgütern wie wasserdichter Kleidung verwendet. Allerdings sind sie auch Schadstoffe, die oft in Oberflächen- und Grundwasser auf der ganzen Welt gelangen, wo sie mit Krebs, Leberschäden und anderen Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht werden.
„PFAS sind bekanntermaßen schwer abzubauen, egal ob in der Umwelt oder im menschlichen Körper“, erklärte der leitende Forscher Dr. Johan Foster, außerordentlicher Professor für Chemie- und Bioingenieurwesen an der Fakultät für angewandte Wissenschaften. „Unser System wird es ermöglichen, diese Stoffe aus der Wasserversorgung zu entfernen und zu zerstören, bevor sie unserer Gesundheit schaden können.“
Fangen und zerstören
Das UBC-System kombiniert einen Aktivkohlefilter mit einem speziellen, patentierten Katalysator, der schädliche Chemikalien einfängt und sie auf dem Filtermaterial in harmlose Bestandteile zerlegt. Wissenschaftler bezeichnen dieses Einfangen chemischer Bestandteile als Adsorption.
„Der gesamte Prozess ist ziemlich schnell, je nachdem, wie viel Wasser Sie behandeln“, sagte Dr. Foster. „Wir können riesige Wassermengen durch diesen Katalysator leiten, und er wird die PFAS adsorbieren und in einem schnellen zweistufigen Prozess zerstören. Viele bestehende Lösungen können nur adsorbieren, während andere darauf ausgelegt sind, die Chemikalien zu zerstören. Unser Katalysatorsystem kann beides und ist damit eine langfristige Lösung für das PFAS-Problem, anstatt das Problem nur auf die lange Bank zu schieben.“
Kein Licht? Kein Problem
Wie andere Wasseraufbereitungssysteme benötigt auch das UBC-System ultraviolettes Licht, um zu funktionieren, allerdings nicht so viel UV-Licht wie andere Methoden.
Während des Tests entfernte der UBC-Katalysator selbst unter schlechten Lichtverhältnissen konstant mehr als 85 % PFOA (Perfluoroctansäure, eine Art Dauerchemikalie).
„Unser Katalysator ist nicht durch ideale Bedingungen begrenzt. Seine Wirksamkeit bei unterschiedlichen UV-Lichtintensitäten gewährleistet seine Anwendbarkeit in unterschiedlichen Umgebungen, einschließlich Regionen mit begrenzter Sonneneinstrahlung“, sagte Dr. Raphaell Moreira, Professor an der Universität Bremen, der die Forschung während seiner Arbeit an der UBC durchführte.
Beispielsweise könnte eine nördliche Gemeinde mit wenig Sonne trotzdem von einer solchen PFAS-Lösung profitieren.
„Während sich die ersten Experimente auf PFAS-Verbindungen konzentrierten, deutet die Vielseitigkeit des Katalysators darauf hin, dass er auch das Potenzial hat, andere Arten persistenter Schadstoffe zu entfernen und damit eine vielversprechende Lösung für die dringendsten Probleme der Wasserverschmutzung bietet“, erklärte Dr. Moreira.
Vom kommunalen Wasser bis zur industriellen Sanierung
Das Team ist davon überzeugt, dass der Katalysator eine kostengünstige und effektive Lösung für städtische Wassersysteme sowie spezielle Industrieprojekte wie die Abwasserreinigung darstellen könnte.
Sie haben ein Unternehmen, ReAct Materials, gegründet, um kommerzielle Optionen für ihre Technologie zu erkunden.
„Unser Katalysator kann bis zu 90 % der Chemikalien aus dem Wasser in nur drei Stunden entfernen – deutlich schneller als vergleichbare Lösungen auf dem Markt. Und da er aus Wald- oder landwirtschaftlichen Abfällen hergestellt werden kann, ist er im Vergleich zu den komplexeren und kostspieligeren Methoden, die derzeit verwendet werden, wirtschaftlicher und nachhaltiger“, sagte Dr. Foster.
Weitere Informationen:
Raphaell Moreira et al., Hybride Graphen- und Eisenoxid-Photokatalysatoren für die Zersetzung synthetischer Chemikalien, Nachrichtentechnik (2024). DOI: 10.1038/s44172-024-00267-4