Een nieuwe rekentool ontwikkeld aan de Michigan Technological University helpt bij de dringende zoektocht om de persistente chemicaliën, bekend als PFAS, uit de watervoorziening van de gemeenschap te verwijderen.

Vanwege hun unieke eigenschappen worden per- en polyfluoralkylstoffen (PFAS) overal in het dagelijks leven gebruikt - van waterafstotende kleding en kookgerei met antiaanbaklaag tot pizzadozen, skiwax, fastfoodverpakkingen en blusschuim.

"PFAS bevatten een zeer sterke koolstof-fluorbinding, die niet gemakkelijk wordt afgebroken door biologische activiteiten", zegt Daisuke Minakata, universitair hoofddocent civiele, milieu- en geospatiale techniek. "PFAS kan bijna voor altijd in het milieu blijven; daarom worden ze 'de eeuwige chemicaliën' genoemd. Ze vervuilen uiteindelijk ons ​​grond- en oppervlaktewater, onze waterwegen en uiteindelijk ook ons ​​drinkwater en onze ecologische systemen, inclusief zoetwatervissen."

De chemische industrie produceert PFAS met verschillende eigenschappen voor specifieke commerciële producten; er zijn ongeveer 4.000-5.000 bekende typen. Hoewel de toxicologische effecten nog grotendeels onbekend zijn, zijn PFAS potentieel kankerverwekkend, zei Minakata. Kleine concentraties PFAS zijn gevonden in menselijke bloedbanen. Als gevolg hiervan zijn de staat Michigan en het Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) onlangs begonnen met het reguleren van de niveaus van verschillende soorten PFAS onder de Safe Water Drinking Act.

Reageren op PFAS gedetecteerd in water is een uitdaging voor gemeenschappen in Michigan en elders. "Sommige waterautoriteiten hebben de bron van PFAS-besmetting al in hun drinkwater gevonden", zei Minakata. "Het is een begin. Vanwege de budgettaire beperkingen waarmee veel lokale overheden worden geconfronteerd, kunnen ze het zich echter eenvoudigweg niet veroorloven om geavanceerde waterbehandelingstechnologieën in te zetten om de PFAS te verwijderen."

De kosten zijn niet de enige barrière. "Lokale waterautoriteiten worstelen met het implementeren van beschikbare technologieën om PFAS uit waterbronnen te verwijderen," zei Minakata. "De huidige technologieën - zoals adsorptie van korrelige actieve kool en ionenuitwisseling - bieden alleen een faseoverdracht van PFAS van water naar koolstofmedia, die vervolgens moeten worden geregenereerd en vervangen." Een andere zorg:"Adsorptie op basis van koolstof werkt voor PFAS met een langere keten, maar die worden nu uit de markt genomen", zei hij. "Ze worden vervangen door PFAS met een kleinere keten. De PFAS met een kleinere keten hebben minder toxicologische problemen, maar ze worden niet goed verwijderd door adsorptie."

En er is nog een probleem. "De meeste momenteel beschikbare saneringstechnologieën vernietigen PFAS niet echt", zei Minakata. "In plaats daarvan brengen deze technologieën PFAS over van de ene fase naar de andere. Ze zijn handig geïmplementeerd om te voldoen aan de nieuwe EPA-regelgeving. Maar het zal averechts werken. Tenzij we de structuur van PFAS volledig vernietigen, zullen we ongetwijfeld grotere, meer fundamentele problemen."

Minakata gelooft dat PFAS als gevolg van de huidige PFAS-saneringstechnologieën in afvalwater en percolaat van stortplaatsen terecht zal komen, zij het in zeer lage concentraties. "PFAS zal dan terug naar het milieu worden getransporteerd door verdamping, atmosferische depositie en biologische vaste stoffen. De gerecycleerde biologische vaste stoffen kunnen dan worden gebruikt in de landbouw, zodat PFAS uiteindelijk voedselgewassen kan besmetten", zei hij.

Een nieuwe rekentool voor geavanceerde reductie

Toch ziet Minakata licht aan het einde van de PFAS-tunnel. Zijn onderzoeksgroep publiceerde onlangs een paper waarin een nieuwe PFAS-computertool wordt geschetst, "Reactiviteiten van gehydrateerde elektronen met organische verbindingen in geavanceerde reductieprocessen in de waterfase" in het tijdschrift Environmental Science:Water Research &Technology van de Royal Society of Chemistry.