PFAS-chemicaliën leken in eerste instantie een goed idee. Als teflon maakten ze potten vanaf de jaren veertig gemakkelijker schoon te maken. Ze maakten jassen waterdicht en tapijten vlekbestendig. Voedselverpakkingen, blusschuim, zelfs make-up leken beter met perfluoralkyl- en polyfluoralkylstoffen.

Toen begonnen tests PFAS te detecteren in het bloed van mensen.

Tegenwoordig zijn PFAS alomtegenwoordig in bodem, stof en drinkwater over de hele wereld. Studies suggereren dat ze in 98% van de lichamen van Amerikanen zitten, waar ze in verband zijn gebracht met gezondheidsproblemen, waaronder schildklieraandoeningen, leverschade en nier- en teelbalkanker. Er zijn nu meer dan 9.000 soorten PFAS. Ze worden vaak 'forever chemicaliën' genoemd omdat dezelfde eigenschappen die ze zo nuttig maken er ook voor zorgen dat ze niet in de natuur afbreken.

Wetenschappers werken aan methoden om deze synthetische chemicaliën te vangen en te vernietigen, maar het is niet eenvoudig.

De laatste doorbraak, gepubliceerd op 18 augustus 2022, in het tijdschrift Science , laat zien hoe een klasse PFAS kan worden afgebroken tot meestal onschadelijke componenten met behulp van natriumhydroxide of loog, een goedkope verbinding die in zeep wordt gebruikt. Het is geen directe oplossing voor dit enorme probleem, maar het biedt wel nieuwe inzichten.

Biochemicus A. Daniel Jones en bodemwetenschapper Hui Li werken aan PFAS-oplossingen aan de Michigan State University en legden de veelbelovende PFAS-vernietigingstechnieken uit die vandaag worden getest.

Hoe komt PFAS van alledaagse producten in water, bodem en uiteindelijk in de mens?

Er zijn twee belangrijke blootstellingsroutes voor PFAS om bij mensen te komen:drinkwater en voedselconsumptie.

PFAS kan in de bodem terechtkomen door toepassing van biosolids op het land, dat wil zeggen slib van afvalwaterzuivering, en kunnen ze uitspoelen van stortplaatsen. Als verontreinigde biologische vaste stoffen als meststof op landbouwvelden worden toegepast, kan PFAS in het water en in gewassen en groenten terechtkomen.

Vee kan bijvoorbeeld PFAS consumeren via de gewassen die ze eten en het water dat ze drinken. Er zijn gevallen gemeld in Michigan, Maine en New Mexico van verhoogde niveaus van PFAS in rundvlees en in melkkoeien. Hoe groot het potentiële risico voor de mens is, is nog grotendeels onbekend.

Wetenschappers in onze groep aan de Michigan State University werken aan materialen die aan de bodem worden toegevoegd en die kunnen voorkomen dat planten PFAS opnemen, maar het zou PFAS in de bodem achterlaten.

Het probleem is dat deze chemicaliën overal zijn en dat er geen natuurlijk proces in water of bodem is dat ze afbreekt. Veel consumentenproducten zitten vol met PFAS, waaronder make-up, tandzijde, gitaarsnaren en skiwax.

Hoe verwijderen saneringsprojecten de PFAS-besmetting nu?

Er bestaan ​​methoden om ze uit het water te filteren. De chemicaliën blijven bijvoorbeeld aan actieve kool plakken. Maar deze methoden zijn duur voor grootschalige projecten en je moet nog steeds van de chemicaliën af.

Bijvoorbeeld, in de buurt van een voormalige militaire basis in de buurt van Sacramento, Californië, is er een enorme actieve kooltank die ongeveer 1.500 liter verontreinigd grondwater per minuut opneemt, het filtert en het vervolgens ondergronds pompt. Dat saneringsproject heeft meer dan $ 3 miljoen gekost, maar het voorkomt dat PFAS overgaat op drinkwater dat de gemeenschap gebruikt.

Filteren is slechts één stap. Zodra PFAS is vastgelegd, moet u PFAS-geladen actieve kool verwijderen en PFAS beweegt nog steeds rond. Als u verontreinigde materialen op een stortplaats of ergens anders begraaft, zal PFAS uiteindelijk uitlogen. Daarom is het essentieel om manieren te vinden om het te vernietigen.

Wat zijn de meest veelbelovende methoden die wetenschappers hebben gevonden om PFAS af te breken?

De meest gebruikelijke methode om PFAS te vernietigen is verbranding, maar de meeste PFAS zijn opmerkelijk goed bestand tegen verbranding. Daarom zitten ze in blusschuim.

PFAS hebben meerdere fluoratomen die aan een koolstofatoom zijn bevestigd en de binding tussen koolstof en fluor is een van de sterkste. Normaal gesproken moet je om iets te verbranden de binding verbreken, maar fluor is bestand tegen het afbreken van koolstof. De meeste PFAS zullen volledig afbreken bij verbrandingstemperaturen rond de 1.500 graden Celsius (2.730 graden Fahrenheit), maar het is energie-intensief en geschikte verbrandingsovens zijn schaars.

Er zijn verschillende andere experimentele technieken die veelbelovend zijn, maar die niet zijn opgeschaald om grote hoeveelheden van de chemicaliën te behandelen.

Een groep in Battelle heeft superkritische wateroxidatie ontwikkeld om PFAS te vernietigen. Hoge temperaturen en drukken veranderen de toestand van water en versnellen de chemie op een manier die gevaarlijke stoffen kan vernietigen. Opschalen blijft echter een uitdaging.

Anderen werken met plasmareactoren, die water, elektriciteit en argongas gebruiken om PFAS af te breken. Ze zijn snel, maar ook niet makkelijk op te schalen.

De methode die wordt beschreven in het nieuwe artikel, geleid door wetenschappers van Northwestern, is veelbelovend voor wat ze hebben geleerd over het opbreken van PFAS. Het zal niet opschalen naar industriële behandeling en het maakt gebruik van dimethylsulfoxide of DMSO, maar deze bevindingen zullen toekomstige ontdekkingen leiden over wat zou kunnen werken.

Wat gaan we in de toekomst waarschijnlijk zien?

Veel zal afhangen van wat we leren over waar de blootstelling van mensen aan PFAS voornamelijk vandaan komt.

Als de blootstelling meestal afkomstig is van drinkwater, zijn er meer methoden met potentieel. Het is mogelijk dat het uiteindelijk op huishoudelijk niveau wordt vernietigd met elektrochemische methoden, maar er zijn ook potentiële risico's die nog moeten worden begrepen, zoals het omzetten van gewone stoffen zoals chloride in meer giftige bijproducten.

De grote uitdaging van sanering is ervoor te zorgen dat we het probleem niet verergeren door andere gassen vrij te laten of schadelijke chemicaliën te creëren. Mensen hebben een lange geschiedenis van proberen om problemen op te lossen en dingen erger te maken. Koelkasten zijn daar een goed voorbeeld van. Freon, een chloorfluorkoolstof, was de oplossing om giftige en ontvlambare ammoniak in koelkasten te vervangen, maar veroorzaakte toen stratosferische aantasting van de ozonlaag. Het werd vervangen door fluorkoolwaterstoffen, die nu bijdragen aan klimaatverandering.

Als er een les te leren valt, is dat we de volledige levenscyclus van producten moeten doordenken. Hoe lang hebben we chemicaliën echt nodig? + Verder verkennen

Onderzoek naar de effecten van PFAS 'forever chemicaliën' op bodemstructuur en -functie

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.