Zerstörung von PFAS durch Vermahlen mit einem neuen Additiv

Per- und Polyfluoralkyl-Substanzen (PFAS) sind potenziell schädliche Substanzen, die als „Ewigchemikalien“ bekannt sind, weil sie so schwer zu zerstören sind. Eine aufkommende Technik zum Abbau von PFAS besteht darin, sie mit Metallkugeln in einem sich bewegenden Behälter gewaltsam zu zermahlen, aber diese Technik kann korrosive Zusätze erfordern. Jetzt in Briefe zu Umweltwissenschaften und -technologieberichten Forscher über eine neue Art von Zusatzstoff für das „Kugelmahlen“, der PFAS bei Umgebungstemperatur und -druck vollständig abbaut.

Feste PFAS-Kontamination ist ein ständiges Problem für den Boden in der Nähe von Mülldeponien, Produktionsstätten und Einrichtungen, die häufig Löschschaum verwenden. Derzeit empfiehlt die US-Umweltschutzbehörde die Verbrennung, um diese Stoffe zu zerstören, aber es bleiben Bedenken, ob diese energieintensive Methode eine Umweltverschmutzung wirksam verhindern kann.

Eine weitere Option ist das Kugelmahlen, ein Verfahren, bei dem PFAS und Additive mit Metallkugeln bei hohen Geschwindigkeiten gemischt werden. Kollisionen zwischen den Kugeln und Additiven erzeugen Festkörperreaktionen, die die Kohlenstoff-Fluor-Bindungen auf PFAS aufbrechen und sie in weniger schädliche Produkte umwandeln. Ein üblicher Zusatzstoff für diesen Prozess ist Kaliumhydroxid (KOH), aber es bildet problematische Klumpen und ist korrosiv.

Um diese Einschränkungen zu überwinden, wandten sich Yang Yang und Kollegen Bornitrid zu, einem piezoelektrischen Material, das elektrische Teilladungen erzeugt und Elektronen aufnehmen kann, wenn es durch mechanische Kräfte verformt wird. Sie berichten jetzt über ein Kugelmahlverfahren, das Bornitrid als nicht korrosiven Zusatzstoff verwendet, um mit PFAS zu reagieren und es zu zerstören.

Als Proof-of-Concept für das neue Additiv mahlte das Team zwei ältere PFAS-Compounds mit Bornitrid in einer Kugelmühle und analysierte die Produkte. Durch die Optimierung des Verhältnisses von Bornitrid zu PFAS entfernte das Team die Fluoratome in vier Stunden bei Umgebungstemperatur und -druck fast vollständig aus PFAS und zerstörte es effektiv. Das Verfahren baute außerdem nach sechs Stunden 80 % der bekannten PFAS aus Böden ab, die mit Löschschaum kontaminiert waren.

In beiden Experimenten baute Bornitrid PFAS effizienter ab als bei Verwendung von KOH. Weitere Analysen deuten darauf hin, dass Bornitrid Elektronen und Fluoratome von PFAS aufnimmt, das dann in Fluoralkylradikalarten zerfällt, die mit Sauerstoff oder anderen Radikalen reagieren, um schließlich unschädliche Mineralien zu produzieren. Diese neue Methode könnte die Tür für zukünftige auf mechanischer Kraft basierende PFAS-Sanierungsstrategien öffnen, sagen die Forscher.