Einst als „Ewige Chemikalien“ bezeichnet, könnten Per- und Polyfluoralkylsubstanzen oder PFAS auf dem Markt für einen neuen Spitznamen sein.
Das liegt daran, dass die Zugabe von Jodid zu einem Wasseraufbereitungsreaktor, der ultraviolettes (UV) Licht und Sulfit verwendet, in nur wenigen Stunden bis zu 90 % der Kohlenstoff-Fluor-Atome in PFAS-Forever-Chemikalien zerstört, berichtet eine neue Studie unter der Leitung von Umwelttechnikforschern an der UC Riverside . Die Zugabe von Jodid beschleunigt die Reaktionsgeschwindigkeit um das bis zu Vierfache, wodurch Energie und Chemikalien gespart werden.
„Iodid leistet wirklich beachtliche Arbeit“, sagte der korrespondierende Autor Jinyong Liu, Assistenzprofessor für Chemie- und Umwelttechnik. „Es beschleunigt nicht nur die Reaktion, sondern ermöglicht auch die Behandlung von zehnmal höheren PFAS-Konzentrationen, sogar einiger sehr widerspenstiger Strukturen.“
Lius Labor arbeitet seit 2017 an Möglichkeiten, PFAS durch photochemische Reaktionen zu zerstören. Die neue Methode hat bereits das Interesse der Industrie geweckt, und Lius Gruppe arbeitet mit Unternehmen zusammen, um Pilotversuche durchzuführen.
Als PFAS bekannte synthetische Chemikalien enthalten mehrere sehr starke Kohlenstoff-Fluor-Bindungen. Die weit verbreitete Verwendung dieser nicht biologisch abbaubaren Verbindungen in unzähligen Produkten seit den 1940er Jahren hat die Wasserversorgung in ganz Amerika verseucht, mit verschiedenen negativen Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Tier. Da die Kohlenstoff-Fluor-Bindung sehr schwer zu brechen ist, passieren PFAS die meisten Wasseraufbereitungssysteme unverändert.
Der photochemische Abbau durch UV-Licht und Sulfit (SO32−) ist bis heute einer der effektivsten Wege, um PFAS abzubauen. Der ursprüngliche Prozess verbrauchte viel Strom, weil die chemischen Reaktionen langsam abliefen. Es hinterließ auch mehrere Kohlenstoff-Fluor-Bindungen in den Abbauprodukten mit unbekannten gesundheitlichen Auswirkungen.
Letztes Jahr berichteten die Forscher, dass Oxidationsbehandlungen vor und nach der UV/Sulfit-Behandlung eine fast 100-prozentige Zerstörung der Kohlenstoff-Fluor-Bindungen in verschiedenen wichtigen PFAS-Schadstoffen erreichen können.
In der neuen Arbeit fügten die Forscher dem UV/Sulfit-System Jodid hinzu, um ein besonders hartnäckiges PFAS-Molekül mit vier Kohlenstoffatomen namens Perfluorbutansulfonat (PFBS) zu behandeln, das in der ursprünglichen UV/Sulfit-Umgebung schlecht abgebaut wird. Das Jodid beschleunigte die Reaktion und entfernte PFBS innerhalb von 24 Stunden vollständig.
Wie erwartet baute das UV/Sulfit+Iodid-System auch andere PFAS, wie das häufig beschriebene Acht-Kohlenstoff-PFOA und PFOS, mit Leichtigkeit ab. Die Zugabe von Jodid ermöglichte es dem System auch, konzentriertes PFAS in Solelösung zu zerstören, was eine praktische Herausforderung für die Grundwassersanierung darstellt. Ionenaustauschsysteme werden zur Reinigung des Grundwassers verwendet, aber die im Harz gebundenen PFAS-Chemikalien müssen auf kostengünstige Weise ausgewaschen und zerstört werden.
Die Veröffentlichung „Accelerated Degradation of Perfluorosulfonates and Perfluorocarboxylates by UV/Sulfit + Iodide: Reaction Mechanisms and System Efficiencys“ ist erschienen in Umweltwissenschaft und -technologie.
Zekun Liu et al, Accelerated Degradation of Perfluorosulfonates and Perfluorocarboxylates by UV/Sulfit + Iodide: Reaction Mechanisms and System Efficiencys, Umweltwissenschaft und -technologie (2022). DOI: 10.1021/acs.est.1c07608