PFAS-filters die beschikbaar zijn voor industrieel afval zijn meestal gemaakt van actieve kool. Omdat dit relatief duur is, zoeken onderzoekers naar alternatieve filtermaterialen voor de zogenaamde ‘eeuwige gifstoffen’, waarvan de gevaarlijke resten slechts zeer langzaam in het milieu worden afgebroken.

Een team van de TU Bergakademie Freiberg stelt nu een klei van bentoniet gemodificeerd met organische stoffen voor als mogelijk PFAS-filter. Het onderzoek is gepubliceerd in het huidige nummer van het tijdschrift Chemie Ingenieur Technik .

In laboratoriumtests behaalde het team onder leiding van scheikundeprofessor Martin Bertau met het innovatieve materiaal een filterprestatie van maximaal 95% perfluorheptaanzuur (PFHpA). PFHpA is een prominente vertegenwoordiger van PFAS en wordt veelvuldig aangetroffen in milieuanalyses. “De zogenaamde organokleien staan ​​bekend om hun goede filterwerking. De modificatie van het materiaal hebben we nu onderzocht met behulp van organische additieven die gespecialiseerd zijn in het ‘afvangen’ van de PFAS”, legt Bertau uit.

De scheikundigen kunnen in het laboratorium organische toevoegingen tussen de gespleten kleilagen aanbrengen, zoals in een stapel kaarten. “De organische componenten steken zo uit de kleicomponenten dat de koolstofatomen kunnen interageren met de PFAS”, legt Paul Scapan uit, die voor zijn proefschrift de kleifilters onderzoekt. "Deze koolstofatomen hebben het vermogen om de PFAS-moleculen te pakken en te binden." De organoklei met de gebonden PFAS kan vervolgens worden verbrand bij een temperatuur van minimaal 1.200 graden, waardoor de verontreinigingen volledig worden vernietigd.

Scapan onderzoekt nu welke goed biologisch afbreekbare moleculen de grijperfunctie voor de verschillende PFAS het beste kunnen vervullen. Als de additieven milieuvriendelijk zijn, kan het askleifilter volledig hergebruikt worden. “Het materiaal is geschikt om verder te verwerken tot geopolymeren, als milieuvriendelijk cementalternatief”, zegt Bertau.

Met de verschillende additieven kan de filterwerking van de innovatieve organokleien specifiek worden afgestemd op talrijke geperfluoreerde en polygefluoreerde alkylverbindingen. "Vergeleken met filters gemaakt van actieve kool die momenteel op de markt verkrijgbaar zijn, zouden de organokleien volgens onze huidige kennis ongeveer een tiende van de kosten kosten in termen van PFAS-eliminatieprestaties", zegt Scapan.

Waar PFAS worden gebruikt

PFAS staat voor per- en polygefluoreerde alkylstoffen. In industrieel geproduceerde organische verbindingen worden waterstofatomen vervangen door fluoratomen. Dit maakt ze extreem resistent. Meer dan 10.000 vaste, vloeibare en gasvormige chemicaliën zijn PFAS, waarvan sommige kankerverwekkend en schadelijk voor de gezondheid zijn. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in impregneersprays, functionele kleding, medische producten en antiaanbaklagen.

Gevaarlijke PFAS-residuen worden over de hele wereld in het milieu aangetroffen en hopen zich op in water, bodem, planten en dieren. PFAS kan zelfs in de poolgebieden worden aangetroffen – en in het bloed van kinderen. Zelfs met een gepland toekomstig verbod op PFAS in de EU zijn deze stoffen al in het milieu terechtgekomen en worden ze slechts zeer langzaam afgebroken. Een verbod op alle PFAS wordt nu besproken en wordt momenteel opgesteld door het Europees Agentschap voor chemische stoffen (ECHA).

Meer informatie: Paul Scapan et al, Organo-Pillared-Clay:synthese, karakterisering en toepassingen voor de behandeling van perfluoralkylstoffen, Chemie Ingenieur Technik (2023). DOI:10.1002/cite.202300097

Aangeboden door Technische Universität Bergakademie Freiberg