Studie zeigt: Lithium-Ionen-Batterien sind eine wachsende Quelle der PFAS-Verschmutzung

Jennifer Guelfo von der Texas Tech University war Teil eines Forschungsteams, das herausfand, dass die Verwendung einer neuen Unterklasse von Per- und Polyfluoralkylverbindungen (PFAS) in Lithium-Ionen-Batterien eine wachsende Quelle der Luft- und Wasserverschmutzung darstellt.

Die Ergebnisse waren veröffentlicht in einer Studie in Naturkommunikation Heute.

Tests des Forschungsteams ergaben außerdem, dass diese PFAS, die sogenannten Bis-Perfluoralkylsulfonimide (Bis-FASIs), eine mit älteren berüchtigten Verbindungen wie Perfluoroctansäure (PFOA) vergleichbare Umweltpersistenz und Ökotoxizität aufweisen.

Lithium-Ionen-Batterien sind ein zentraler Bestandteil der wachsenden Infrastruktur für saubere Energie und kommen in Elektroautos und elektronischen Geräten zum Einsatz. Die Nachfrage dürfte im Laufe des nächsten Jahrzehnts exponentiell steigen.

„Unsere Ergebnisse offenbaren ein Dilemma im Zusammenhang mit der Herstellung, Entsorgung und dem Recycling von Infrastruktur für saubere Energie“, sagte Guelfo, außerordentlicher Professor für Umwelttechnik am Edward E. Whitacre Jr. College of Engineering.

„Die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen durch Innovationen wie Elektroautos ist von entscheidender Bedeutung, darf jedoch nicht mit der Nebenwirkung einer zunehmenden PFAS-Verschmutzung einhergehen. Wir müssen Technologien, Fertigungskontrollen und Recyclinglösungen bereitstellen, mit denen die Klimakrise bekämpft werden kann, ohne hochgradig hartnäckige Schadstoffe freizusetzen.“

Die Forscher entnahmen Proben aus Luft, Wasser, Schnee, Boden und Sediment in der Nähe von Fabriken in Minnesota, Kentucky, Belgien und Frankreich. Die Bis-FASI-Konzentrationen in diesen Proben lagen häufig auf sehr hohem Niveau.

Daten deuten auch darauf hin, dass Luftemissionen von Bis-FASIs den Ferntransport erleichtern können, was bedeutet, dass auch Gebiete weit entfernt von Produktionsstandorten betroffen sein können. Die Analyse mehrerer kommunaler Mülldeponien im Südosten der USA ergab, dass diese Verbindungen auch durch die Entsorgung von Produkten, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien, in die Umwelt gelangen können.

Toxizitätstests haben gezeigt, dass Konzentrationen von Bis-FASIs, die denen an den Probenentnahmestellen ähneln, das Verhalten und grundlegende Energiestoffwechselprozesse von Wasserorganismen verändern können. Die Toxizität von Bis-FASI wurde beim Menschen noch nicht untersucht, obwohl andere, besser untersuchte PFAS mit Krebs, Unfruchtbarkeit und anderen schweren Gesundheitsschäden in Verbindung gebracht werden.

Behandelbarkeitstests zeigten, dass Bis-FASIs während der Oxidation nicht abgebaut wurden, was auch bei anderen PFAS beobachtet wurde. Daten zeigten jedoch, dass die Konzentrationen von Bis-FASIs im Wasser durch körnige Aktivkohle und Ionenaustausch reduziert werden konnten, Methoden, die bereits zur Entfernung von PFAS aus Trinkwasser verwendet werden.

„Diese Ergebnisse zeigen, dass Behandlungsansätze, die für PFOA und PFOS (Perfluoroctansulfonsäure) entwickelt wurden, auch Bis-FASIs entfernen können“, sagte Studienautor Lee Ferguson, außerordentlicher Professor für Umwelttechnik an der Duke University. „Der Einsatz dieser Ansätze wird wahrscheinlich zunehmen, da die Behandlungsanlagen modernisiert werden, um die neu erlassenen Höchstwerte für PFAS-Verunreinigungen der EPA einzuhalten.“

Guelfo und Ferguson betonen, dass dies ein entscheidender Zeitpunkt für die Einführung sauberer Energietechnologien sei, die den Kohlendioxidausstoß reduzieren können.

„Wir sollten die Expertise interdisziplinärer Teams aus Wissenschaftlern, Ingenieuren, Soziologen und politischen Entscheidungsträgern nutzen, um die Nutzung einer Infrastruktur für saubere Energie zu entwickeln und zu fördern und gleichzeitig den ökologischen Fußabdruck zu minimieren“, sagte Ferguson.

„Wir sollten die Dynamik der aktuellen Energieinitiativen nutzen, um sicherzustellen, dass neue Energietechnologien wirklich sauber sind“, fügte Guelfo hinzu.