PFAS-Chemikalien schienen zunächst eine gute Idee zu sein. Wie Teflon, machten sie Töpfe ab den 1940er Jahren leichter zu reinigen. Sie machten Jacken wasserdicht und Teppiche schmutzabweisend. Lebensmittelverpackungen, Feuerlöschschaum und sogar Make-up schienen mit Perfluoralkyl- und Polyfluoralkyl-Substanzen besser zu sein.
Dann begannen Tests zu erkennen PFAS im Blut der Menschen.
Heute sind PFAS in Erde, Staub und Trinkwasser auf der ganzen Welt allgegenwärtig. Studien deuten darauf hin, dass sie dabei sind 98% der Körper der Amerikanerwo sie gewesen sind mit gesundheitlichen Problemen verbunden einschließlich Schilddrüsenerkrankungen, Leberschäden und Nieren- und Hodenkrebs. Es gibt jetzt über 9.000 Typen von PFAS. Sie werden oft als „Ewig-Chemikalien“ bezeichnet, weil sie dieselben Eigenschaften haben, die sie auch so nützlich machen Stellen Sie sicher, dass sie in der Natur nicht zerfallen.
Wissenschaftler arbeiten an Methoden, um diese synthetischen Chemikalien einzufangen und zu zerstören, aber es ist nicht einfach.
Das neuster Durchbruchveröffentlicht am 18. August 2022 in der Zeitschrift Wissenschaft, zeigt, wie eine Klasse von PFAS mit Natriumhydroxid oder Lauge, einer kostengünstigen Verbindung, die in Seife verwendet wird, in größtenteils harmlose Bestandteile zerlegt werden kann. Es ist keine unmittelbare Lösung für dieses große Problem, aber es bietet neue Einblicke.
Biochemiker A. Daniel Jones und Bodenkundler Hu Li Arbeiten an PFAS-Lösungen an der Michigan State University und erläuterten die vielversprechenden PFAS-Zerstörungstechniken, die heute getestet werden.
Wie gelangen PFAS aus alltäglichen Produkten in Wasser, Boden und schließlich in den Menschen?
Es gibt zwei Hauptexpositionswege für PFAS, um in den Menschen zu gelangen – Trinkwasser und Nahrungsaufnahme.
PFAS können durch die Landausbringung von Biofeststoffen, d. h. Schlamm aus der Abwasserbehandlung, in den Boden gelangen und aus Deponien ausgelaugt werden. Wenn kontaminierte Biofeststoffe sind als Dünger auf landwirtschaftlichen Feldern ausgebrachtPFAS kann in Wasser und in Feldfrüchte und Gemüse gelangen.
Beispielsweise können Nutztiere PFAS über die von ihnen gefressenen Feldfrüchte und das Wasser, das sie trinken, aufnehmen. Da waren Fälle in Michigan gemeldet, Maine und New-Mexiko von erhöhten PFAS-Spiegeln in Rindfleisch und Milchkühen. Wie groß das potenzielle Risiko für den Menschen ist, steht noch aus weitgehend unbekannt.
Wissenschaftler in unserer Gruppe an der Michigan State University arbeiten an Materialien, die dem Boden zugesetzt werden, die Pflanzen daran hindern könnten, PFAS aufzunehmen, aber PFAS im Boden hinterlassen würden.
Das Problem ist, dass diese Chemikalien überall sind, und es gibt sie kein natürlicher Vorgang in Wasser oder Erde, die sie abbauen. Viele Verbraucherprodukte sind mit PFAS beladen, darunter Make-up, Zahnseide, Gitarrensaiten und Skiwachs.
Wie entfernen Sanierungsprojekte jetzt die PFAS-Kontamination?
Es gibt Methoden, um sie aus dem Wasser herauszufiltern. Die Chemikalien haften zum Beispiel an Aktivkohle. Aber diese Methoden sind für Großprojekte teuer, und Sie müssen sich immer noch von den Chemikalien trennen.
In der Nähe einer ehemaligen Militärbasis in der Nähe von Sacramento, Kalifornien, befindet sich beispielsweise ein riesiger Aktivkohletank, der Wasser aufnimmt ungefähr 1.500 Gallonen kontaminiertes Grundwasser pro Minute, filtert es und pumpt es dann in den Untergrund. Dieses Sanierungsprojekt hat Kosten über 3 Millionen Dollaraber es verhindert, dass PFAS in das Trinkwasser gelangt, das von der Gemeinde verwendet wird.
Das Filtern ist nur ein Schritt. Sobald PFAS eingefangen ist, müssen Sie mit PFAS beladene Aktivkohlen entsorgen, und PFAS bewegt sich immer noch. Wenn Sie kontaminierte Materialien auf einer Mülldeponie oder anderswo vergraben, wird PFAS schließlich ausgelaugt. Deshalb ist es wichtig, Wege zu finden, es zu zerstören.
Was sind die vielversprechendsten Methoden, die Wissenschaftler zum Abbau von PFAS gefunden haben?
Die gebräuchlichste Methode zur Zerstörung von PFAS ist die Verbrennung, aber die meisten PFAS sind bemerkenswert widerstandsfähig gegen Verbrennung. Deshalb sind sie in Feuerlöschschäumen.
PFAS haben mehrere an ein Kohlenstoffatom gebundene Fluoratome, und die Bindung zwischen Kohlenstoff und Fluor ist eine der stärksten. Normalerweise muss man, um etwas zu verbrennen, die Bindung aufbrechen, aber Fluor widersteht dem Abbrechen von Kohlenstoff. Die meisten PFAS werden bei etwa Verbrennungstemperaturen vollständig abgebaut 1.500 Grad Celsius (2.730 Grad Fahrenheit), aber es ist energieintensiv und geeignete Verbrennungsanlagen sind rar.
Es gibt mehrere andere experimentelle Techniken, die vielversprechend sind, aber nicht auf die Behandlung großer Mengen der Chemikalien skaliert wurden.
Eine Gruppe bei Battelle hat sich entwickelt überkritische Wasseroxidation um PFAS zu zerstören. Hohe Temperaturen und Drücke verändern den Zustand des Wassers und beschleunigen die Chemie auf eine Weise, die gefährliche Substanzen zerstören kann. Die Skalierung bleibt jedoch eine Herausforderung.
Andere sind arbeiten mit Plasmareaktoren, die Wasser, Strom und Argongas verwenden, um PFAS abzubauen. Sie sind schnell, aber auch nicht einfach zu skalieren.
Das beschriebene Verfahren in der neues Papier, geführt von Wissenschaftlern bei Northwestern, ist vielversprechend für das, was sie über das Aufbrechen von PFAS gelernt haben. Es wird nicht für die industrielle Behandlung skaliert, und es verwendet Dimethylsulfoxidoder DMSO, aber diese Ergebnisse werden zukünftige Entdeckungen darüber leiten, was funktionieren könnte.
Was werden wir wahrscheinlich in der Zukunft sehen?
Viel wird davon abhängen, was wir darüber lernen, woher die PFAS-Exposition des Menschen hauptsächlich kommt.
Wenn die Exposition hauptsächlich durch Trinkwasser erfolgt, gibt es weitere Methoden mit Potenzial. Es ist möglich, dass es schließlich auf Haushaltsebene mit elektrochemischen Methoden zerstört werden könnte, aber es gibt auch potenzielle Risiken, die noch verstanden werden müssen, wie z. B. die Umwandlung üblicher Substanzen wie Chlorid in giftigere Nebenprodukte.
Die große Herausforderung bei der Sanierung besteht darin, sicherzustellen, dass wir das Problem nicht verschlimmern, indem wir andere Gase freisetzen oder schädliche Chemikalien erzeugen. Menschen haben eine lange Geschichte des Versuchs, Probleme zu lösen und Dinge noch schlimmer zu machen. Kühlschränke sind ein gutes Beispiel. Freon, ein Fluorchlorkohlenwasserstoff, war die Lösung, um giftiges und brennbares Ammoniak in Kühlschränken zu ersetzen, aber dann es verursachte den Abbau der stratosphärischen Ozonschicht. Es wurde durch Fluorkohlenwasserstoffe ersetzt, die jetzt zum Klimawandel beitragen.
Wenn es eine Lektion zu lernen gibt, dann die, dass wir den gesamten Lebenszyklus von Produkten durchdenken müssen. Wie lange brauchen wir Chemikalien wirklich?
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