Eine nachhaltige Lösung zur endgültigen Beseitigung von „ewigen Chemikalien“ aus Abwässern und Luftemissionen

Die allgegenwärtigen und potenziell toxischen Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) haben unsere Welt still und leise durchdrungen. Aus diesem Grund beschränken sowohl die EU-Verordnung über persistente organische Schadstoffe (POPs), als auch weitere Rechtsvorschriften die Verwendung und die Emissionsgrenzwerte dieser Moleküle in Industrieabwässern und Luftemissionen ein. DESOTEC hat jedoch eine sichere und POP-konforme Entfernungsmethode entwickelt, die es den Herstellern ermöglicht, die anhaltende Herausforderung der „ewigen Chemikalien“ dauerhaft und nachhaltig zu bewältigen.

Warum der Aufruhr um PFAS?

PFAS-Verbindungen gehören zu einer Gruppe von tausenden, künstlich hergestellten Chemikalien. Im Jahr 2021 definierte die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) PFAS als fluorierte Stoffe, die mindestens eine vollständig fluorierte Methyl- oder Methylengruppe enthalten. Aufgrund ihrer hohen thermischen und chemischen Beständigkeit haben sich Hersteller in vielen Bereichen PFAS zunutze gemacht: Lebensmittelverpackungen und -zubereitung (z.B. Antihaftpfannen), Kosmetika (z.B. Make-up), Textilien, Löschschaum. Die industrielle Funktionalität von PFAS-haltigen Produkten hat sich jedoch in ein ökologisches Erbe verwandelt. PFAS sind inzwischen überall auf der Welt zu finden, sogar in Trinkwasserquellen. Wenn die Produktionsabwässer nicht ordnungsgemäß behandelt werden, können PFAS sowohl in Oberflächen- als auch in das Grundwasser gelangen, wo sie - wenn überhaupt, nur sehr langsam oder gar nicht abgebaut werden. Aus diesem Grund werden sie auch als „ewige Chemikalien“ bezeichnet. Neuste Studien haben das Vorhandensein von PFAS im Leitungswasser in den USA und an über 17 000 kontaminierten Standorten in Europa nachgewiesen. Da Forschende die möglichen negativen Auswirkungen einer übermäßigen Exposition gegenüber PFAS auf die menschliche Gesundheit aufgedeckt haben, werden die Vorschriften für ihre Verwendung und Emissionen immer strenger.

Die Gesetzeslandschaft rund um PFAS

Die EU war weltweit ein Vorreiter bei der Kontrolle von PFAS. Die POP-Verordnung beschränkt seit 2009 die Verwendung von Perfluoroctansulfonat (PFOS), einer der am häufigsten verwendeten „ewigen Chemikalien“. Die EU-Regulierungsbehörden weiteten anschließend den Geltungsbereich der Rechtsvorschriften auf andere PFAS-Verbindungen wie Perfluoroctansäure (PFOA) und Perfluorhexansulfonsäure (PFHxS) aus. Im Februar 2023 schlug die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) vor, ca. 10.000 PFAS-Verbindungen zu verbieten. Nach ihrer Verabschiedung wird diese bahnbrechende Verordnung sowohl die in der EU ansässigen Hersteller als auch ihre Lieferanten außerhalb der EU betreffen, die PFAS als solche, in Mischungen und in Produkten verwenden. In der Erwartung, dass PFAS für immer aus den europäischen Industrieprozessen verschwinden, überarbeitete die EU ihre Trinkwasserrichtlinie, um einen Grenzwert von 0,5 µg/l für alle PFAS einzuführen. Darüber hinaus schlug die Europäische Kommission vor, eine Reihe von PFAS in die Liste der kontrollierten Chemikalien aufzunehmen, die sowohl im Grundwasser als auch im Oberflächenwasser freigesetzt werden.

Die US-Gesetzgeber nehmen die PFAS-Emissionen generell unter die Lupe. Im Jahr 2021 veröffentlichte die Environmental Protection Agency (EPA) einen strategischen Fahrplan für PFAS, um deren Verschmutzung zu begrenzen. Insbesondere müssen Unternehmen, die PFAS-haltige Abwässer einleiten, einen Emissionsgrenzwert einhalten, der meist von den Qualitätsstandards des Vorfluters abhängt. In den USA wurde die Reaktivierung PFAS-haltiger Aktivkohle vom amerikanischen Verteidigungsministerium (DoD) gefördert, um PFAS wirksam zu zerstören.

In Anbetracht dieses regulatorischen Szenarios und der geringen PFAS-Entfernungseffizienz herkömmlicher Abwasserbehandlungsverfahren müssen Unternehmen nach geeigneteren Reinigungstechnologien suchen, um mit den Beschränkungen für die persistenten Verbindungen Schritt zu halten.

Methoden zur Entfernung von PFAS

Nach Angaben von Forschern und Regulierungsbehörden sind die drei einsatzbereitesten Technologien zur Behandlung von PFAS die Membrantrennung, Anionenaustauschharze (AER) und Aktivkohle. Auch die Leitlinien des Stockholmer Übereinkommens empfehlen Aktivkohle als beste verfügbare Technologie (BVT) zur Entfernung von PFAS aus einem verschmutzten Strom (d. h. Abfall, Luft, Flüssigkeit oder Gas).

Membrantechnologie

Membranen sind feste poröse Medien, die einen bestimmten Schadstoff aus einer flüssigen oder gasförmigen Phase abtrennen können. Aufgrund der Eigenschaften von PFAS (z. B. Molekülgröße) gehören Umkehrosmose (RO) und Nanofiltration (NF) zu den am besten geeigneten Trennverfahren. Frühere Studien haben gezeigt, dass diese Verfahren PFAS wirksam aus dem Wasser entfernen. Andererseits erfordern sie eine vorgeschaltete Vorbehandlung (z. B. Aktivkohlefiltration), um ein Verschmutzen der Membranen zu verhindern und ihre Lebensdauer zu verlängern.

Anionenaustauscherharze

Wie der Name schon sagt, werden bei diesem Reinigungsverfahren die im Wasser gelösten negativ geladenen PFAS-Ionen mit anderen Anionen (z. B. Chloriden) ausgetauscht, die in ein polymeres Harzbett eingebettet sind. Dieser Austausch erfolgt durch einen Adsorptionsmechanismus. Die Harze weisen eine hohe Adsorptionskapazität auf und entfernen wirksam eine größere Anzahl von PFAS. Da es sich

um eine neuere Technologie handelt, sind die Kosten schätzungsweise dreimal so hoch wie die von Aktivkohle.

Aktivkohlefiltration

In diesem Fall werden PFAS an der hochporösen inneren Struktur der Aktivkohle adsorbiert. Die Oberfläche dieser Sorptionsmittel entsteht durch die Hochtemperaturbehandlung (d. h. Aktivierung) von Kohle oder von Kohle aus erneuerbaren Rohstoffen. Während sie in der Lage sind, eine breite Palette von PFAS in ihren Poren zu binden, steigt die Adsorptionsleistung von Aktivkohle mit der Länge der Schadstoffkette.

PFAS effektiv abscheiden mit Aktivkohle

Die Aktivkohlefiltrationslösungen von DESOTEC erwiesen sich als hochwirksame Technologie zur Entfernung von PFAS aus Industrieabwässern, Grundwasser oder Brandbekämpfungsabwässern.

Da die Aktivkohlefiltration als eigenständige Technologie arbeiten kann, ist sie kosteneffizienter als die anderen, oben genannten Techniken. Dies gilt insbesondere, wenn mobile Filter gemietet werden, anstatt feste Anlagen im Voraus zu kaufen. Darüber hinaus kann die Aktivkohlefiltration zu einer Lösung mit geschlossenem Kreislauf aufgerüstet werden, wenn die PFAS-Konzentration auf der Aktivkohle unter den Grenzwerten der POP-Verordnung liegt und die Aktivkohle reaktiviert werden kann. Weitere Vorteile der mobilen Filtration sind höhere Sicherheit (d.h. Schadstoffe werden nicht vor Ort gehandhabt), größere Flexibilität und minimale Betriebskosten.

Wie man PFAS mit Aktivkohle aus der Abluft entfernt

Leider können sich PFAS auch in Ihre Abluftemissionen einschleichen. Häufige Beispiele sind Gewebebeschichtungen. Deshalb sind zukünftig auch Vorschriften zur Kontrolle der Freisetzung von PFAS in Planung. Aktivkohlefiltration als nachhaltigen Lösung geht über die Abwasserbehandlung hinaus. Wenn Sie PFAS aus Ihren Luftemissionen entfernen möchten, kann auch hier ein Aktivkohlfilter sinnvoll sein.

Wie man PFAS auf gesetzeskonforme und umweltfreundliche Weise vernichtet

Obwohl PFAS-haltige Produkte verbrannt werden können, ist ihre Verbrennung potenziell schlecht für die Umwelt, da die giftigen Verbindungen nicht vollständig abgebaut werden. Um die vollständige Einhaltung der strengen EU-POP-Verordnung zu gewährleisten, haben wir in Zusammenarbeit mit VITO eine validierte Methode zur genauen Messung der an Aktivkohle adsorbierten PFAS-Konzentration entwickelt. Liegt die PFAS-Konzentration auf der verbrauchten Kohle unter den in der europäischen POP-Verordnung festgelegten und sicheren Grenzwerten, wird die gesättigte Kohle in unseren Anlagen einem thermischen Reaktivierungsverfahren unterzogen. Bei diesem Verfahren wird die Kohle reaktiviert, während PFAS vollständig und sicher abgebaut werden, so dass ihre Freisetzung in die Umwelt vermieden wird. Die Abwesenheit von PFAS unserer Abluft wurde durch mehrere Messkampagnen nachgewiesen. Übersteigt die PFAS-Konzentration jedoch den EU-POP-Grenzwert, wird die Aktivkohle nicht an unserem Standort reaktiviert, sondern zu einem spezialisierten externen Unternehmen transportiert, um eine sichere und vorschriftsmäßige Behandlung zu gewährleisten.

Das Ende (von PFAS)

Länder auf der ganzen Welt haben bereits Strategien zur Verringerung des Kontaminationsrisikos durch PFAS eingeführt. Während POPs und andere Vorschriften die Grenzwerte für PFAS-Emissionen verschärfen, tauchen beständig neue Reinigungstechnologien auf. Nach jahrelanger Forschung und Entwicklung verfügen wir über das Fachwissen, um die am besten geeignete Art von Aktivkohle und Filtern auszuwählen, um die Reinigung von Abwässern und Luftemissionen, die eine begrenzte Menge an PFAS enthalten, zu optimieren. Das Design einer wirklich nachhaltigen Lösung sollte jedoch über den Schritt der PFAS-Entfernung hinausgehen. Daher müssen Unternehmen eine endgültige und dennoch umweltfreundliche Eliminierung von Chemikalien für die Ewigkeit" anbieten und dabei den gesamten Lebenszyklus der Reinigungstechnologie berücksichtigen. Durch den Einsatz einer sicheren, gesetzeskonformen und umweltfreundlichen Technologie hilft DESOTEC der Industrie, diese Chemikalien für immer loszuwerden.