Forscher der Rice University haben ein neuartiges Filtermaterial entwickelt, das schädliche PFAS („ewige Chemikalien“) 100-mal schneller als bestehende Technologien absorbieren kann. Die Entwicklung, die in einer neuen, von Experten begutachteten Studie detailliert beschrieben wird, skizziert auch einen nicht-thermischen Zerstörungsprozess, der endlich eine praktikable Lösung zur Beseitigung dieser hartnäckigen Schadstoffe bieten könnte, obwohl die Ausweitung der Produktion weiterhin eine erhebliche Hürde darstellt.
Das Problem mit PFAS: Warum das wichtig ist
PFAS oder Per- und Polyfluoralkylsubstanzen sind eine Klasse von über 16.000 Verbindungen, die in Alltagsprodukten von antihaftbeschichtetem Kochgeschirr bis hin zu Feuerlöschschaum vorkommen. Sie werden als „ewige Chemikalien“ bezeichnet, weil sie nicht auf natürliche Weise abgebaut werden und sich in der Umwelt und im menschlichen Körper anreichern. Die Exposition gegenüber PFAS wird mit schwerwiegenden Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, darunter Krebs, Immunstörungen und Geburtsfehler.
Die Herausforderung besteht darin, dass aktuelle Filtrationsmethoden nur PFAS einfangen, was eine kostspielige und gefährliche Abfalllagerung oder eine ineffiziente thermische Zerstörung erfordert, die oft giftige Nebenprodukte erzeugt. Es gibt noch keine großtechnische Methode, um diese Chemikalien vollständig zu zerstören.
So funktioniert die neue Technologie: Kupferverstärkte Absorption
Das Team der Rice University hat ein geschichtetes Doppelhydroxidmaterial (LDH) aus Kupfer und Aluminium entwickelt. Dieses Material wirkt durch elektrostatische Anziehung: Das positiv geladene LDH absorbiert schnell negativ geladene PFAS-Moleküle.
„Da haben Sie es – es saugt es etwa 100-mal schneller auf als andere Materialien, die es gibt“, sagte Michael Wong, Direktor des Rice’s Water Institute.
Entscheidend ist, dass die Absorptionsrate so hoch ist, dass das konzentrierte PFAS anschließend in einem Verfahren bei relativ niedriger Temperatur (400–500 °C) zerstört werden kann. Das Fluorid wird eingefangen und mit Kalzium verbunden, wodurch ein sicheres Nebenprodukt entsteht, das zur Deponieentsorgung geeignet ist.
Der Weg zur Umsetzung: Drop-In-Potenzial
Was es von anderen neuen PFAS-Entfernungssystemen unterscheidet, ist die Möglichkeit einer nahtlosen Integration. Das Material ist als „Drop-in“-Lösung konzipiert, was bedeutet, dass es an die bestehende Filtrationsinfrastruktur angepasst werden kann, wodurch Kosten und Implementierungsbarrieren reduziert werden. Die Forschung legt nahe, dass das Material bei einem breiten Spektrum von PFAS-Verbindungen funktionieren könnte, insbesondere bei solchen mit negativer Ladung.
Skalierungsherausforderungen und Expertenwarnung
Trotz des Versprechens stößt die industrielle Umsetzung auf Hindernisse. Laura Orlando, eine PFAS-Forscherin bei der gemeinnützigen Organisation Just Zero, bleibt vorsichtig optimistisch. Sie hebt die Komplexität realer Bedingungen hervor, einschließlich Arbeitssicherheit, Genehmigungsanforderungen und die inhärenten Schwierigkeiten bei der Verbreitung neuartiger Umwelttechnologien.
„Wir werden so viele Technologien wie möglich brauchen, um mit Pfas im Trinkwasser umzugehen, und wenn das im Abwasser maßstabsgetreu funktioniert, dann wäre es wirklich etwas, worauf man achten sollte“, sagte Orlando.
Die Innovation der Rice University stellt einen bedeutenden Fortschritt im Kampf gegen die PFAS-Verschmutzung dar. Auch wenn weiterhin Herausforderungen bestehen, bietet die Kombination aus schneller Absorption und effizienter Zerstörung einen glaubwürdigen Weg zur Eliminierung dieser „ewigen Chemikalien“ aus unserer Wasserversorgung.
