Sogenannte "Ewigkeitschemikalien" wie PFAS sind in zahlreichen Alltagsprodukten enthalten und gelten als gesundheits- und umweltschädlich. Zufällig stießen Forschende nun auf einen innovativen Ansatz, der einen effizienten Abbau ermöglicht.
Kosmetika, Kleidung, Kochgeschirr: Sogenannte "Ewigkeitschemikalien" stecken in vielen Verbraucherprodukten. Sie sind extrem langlebig, weltweit in der Umwelt verbreitet – und gelten als gesundheitsschädlich. Ein neues Verfahren kann diese per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) nicht nur effizient abbauen, sondern auch einen Großteil des darin enthaltenen Fluors zur weiteren Verwendung zurückgewinnen.
Was sind PFAS?
- PFAS werden P-Fass ausgesprochen, die Abkürzung steht für per- und polyfluorierten Alkylverbindungen.
- Sie werden seit den späten 1940er-Jahren hergestellt und verwendet.
- Es gibt schätzungsweise mehr als 10.000 verschiedene Substanzen.
- PFAS besitzen wasser-, fett- und schmutzabweisenden Eigenschaften – was sie für die Herstellung verschiedenster Produkte so interessant macht.
- Wissen über die Wirkung gilt als bislang noch begrenzt.
- Die Regulierung von PFAS auf EU- und internationaler Ebene wird kontinuierlich aufgrund neuer Erkenntnisse weiterentwickelt.
PFAS seien "beständige, sich in Organismen anreichernde und menschengemachte Schadstoffe, die aufgrund ihrer negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit die Aufmerksamkeit des öffentlichen und privaten Sektors auf sich gezogen haben", schreibt die Gruppe um Véronique Gouverneur von der Universität Oxford in der Fachzeitschrift "Nature".
Bisheriger Abbau nur mit Fluor-Verlust
Weil die Verbindungen wasser-, fett- und schmutzabweisend sind, werden sie etwa in Outdoor-Textilien eingesetzt, außerdem bei Kochgeschirr, etwa Teflon, als Papierbeschichtung oder in Lebensmittelverpackungen. Und da PFAS chemisch sehr stabil sind und biologisch nicht abgebaut werden, können sie sich in Lebewesen anreichern, wenn sie in die Umwelt gelangen.
Zwar gibt es Verfahren zum Abbau der PFAS, bis hin zur Verbrennung, doch dabei geht das wertvolle Fluor verloren. Die nun vorgestellte Methode setzt auf Kaliumphosphatsalze. Eine Kugelmühle sorgt für das Zermahlen des Gemischs aus diesen Salzen und den PFAS-Verbindungen.
Klimafreundlicheres Verfahren durch Kaliumphosphatsalze
Entdeckt wurde das Verfahren durch Zufall. Gouverneur und Kollegen wollten Fluorchemikalien aus dem Mineral Flussspat (Kalziumfluorid) und einem Kaliumphosphatsalz gewinnen. Sie benutzten eine Kugelmühle aus Edelstahl und stellten fest, dass sie eine höhere Ausbeute an Fluorchemikalien erhielten, wenn die Dichtungsringe aus Teflon statt aus Gummi waren. Weitere Untersuchungen ergaben dann, dass das Fluor teilweise aus dem Teflon stammte.
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Kaliumphosphatsalze können der Studie zufolge in Verbindung mit einer Kugelmühle unterschiedliche PFAS abbauen. Das Verfahren funktioniert demnach auch dann, wenn verschiedene PFAS in einem Mix vorliegen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden auch heraus, dass bei der chemischen Reaktion mit Kaliumphosphat – im Gegensatz zu Kaliumdiphosphat – keine größeren Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) freiwerden. Somit ist die Nutzung von Kaliumphosphat klimafreundlicher. Und: Die Kaliumphosphatsalze können zurückgewonnen und wiederverwendet werden.
Beitrag zu Fluor-Kreislauf-Chemie
Vor allem aber lässt sich Fluor recyceln. Wenn die Forschenden die Kugelmühle mit einer Frequenz von 35 Hertz schwingen ließen, erhielten sie nach drei Stunden Fluor in Form von Kaliumfluorid. "Die Rückgewinnung von Fluorid ist wichtig, denn unsere Reserven von Flussspat, das etwa für die Herstellung lebensrettender Arzneien essenziell ist, gehen durch den umfangreichen Bergbau rasch zurück", sagte Studienleiterin Gouverneur. "Dieses Verfahren beseitigt nicht nur PFAS-Abfälle, sondern trägt auch zu einer Fluor-Kreislauf-Chemie bei, indem es dauerhafte Schadstoffe in wertvolle Fluorchemikalien umwandelt." (dpa/bearbeitet von ali)