PFAS uit water filteren lukt al langer, maar de hardnekkige chemicaliën vernietigen is een ander verhaal. Onderzoekers van Arizona State University hebben nu een membraan ontwikkeld dat PFAS-moleculen met behulp van waterstof en palladium chemisch afbreekt. Tijdens een test van 58 dagen werd meer dan 90 procent van zes onderzochte PFAS-verbindingen verwijderd.
PFAS staan bekend als ‘eeuwige chemicaliën’ omdat ze nauwelijks afbreken in het milieu. Ze komen onder meer voor in antiaanbaklagen, waterafstotende kleding en blusschuim. Via vervuild water en voedsel kunnen ze uiteindelijk in het menselijk lichaam terechtkomen.
Blootstelling aan bepaalde PFAS wordt in verband gebracht met onder meer kanker, schildklierproblemen en verstoringen van het immuunsysteem. Het verwijderen van deze stoffen uit drinkwater is daarom een belangrijke uitdaging.
PFAS filteren is niet hetzelfde als vernietigen
Bestaande zuiveringstechnieken, zoals actieve kool, ionenwisselaars en omgekeerde osmose, kunnen PFAS uit water halen. Maar daarmee verdwijnen de stoffen niet definitief. Ze blijven achter in gebruikte filters of geconcentreerde afvalstromen.
Onderzoekers van Arizona State University ontwikkelden samen met internationale partners een andere aanpak. Hun katalytische membraan moet PFAS niet alleen opvangen, maar ook de sterke koolstof-fluorbindingen verbreken die de stoffen zo persistent maken.
Palladium en waterstof vormen de sleutel
De technologie maakt gebruik van microscopisch kleine, holle membraanvezels waarvan de buitenkant is bedekt met palladiumnanodeeltjes. Door de binnenkant stroomt waterstofgas. Dat diffundeert door het membraan naar het palladium, waar waterstofmoleculen worden gesplitst in reactieve waterstofatomen.
Tegelijkertijd hechten PFAS-moleculen uit het vervuilde water zich aan het katalysatoroppervlak. Daar kan de reactieve waterstof fluor uit de moleculen verwijderen. Dit proces, reductieve defluorering, tast de chemische structuur van PFAS aan. Daardoor kunnen de stoffen hun uitzonderlijke stabiliteit verliezen en mogelijk verder worden afgebroken.
Resultaten na 58 dagen
Tijdens een continue proef van 58 dagen behandelde het systeem water met zes verschillende PFAS-verbindingen die vanuit regelgeving bijzondere aandacht krijgen. De resultaten zijn opvallend:
- Meer dan 90 procent verwijdering van elk van de zes onderzochte PFAS.
- Ongeveer 83 procent van het aanwezige fluor werd uit de verbindingen verwijderd.
- Het systeem bleef bijna twee maanden continu functioneren.
De resultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Veelbelovend, maar geen definitieve oplossing
Toch betekent 90 procent PFAS-verwijdering niet automatisch dat het behandelde water volledig veilig is. Ook bewijst fluorverwijdering op zichzelf niet dat alle afbraakproducten onschadelijk zijn.
Bovendien is palladium een kostbaar edelmetaal. De onderzoekers willen daarom de benodigde hoeveelheid verminderen en de technologie verder opschalen. Een interessante toepassing ligt bij bestaande waterzuiveringsinstallaties. Die zouden PFAS eerst kunnen concentreren, waarna de nieuwe reactor de vervuilde reststroom behandelt.
Daarmee verschuift de aanpak van het simpelweg verplaatsen van PFAS naar het daadwerkelijk vernietigen ervan. Dat maakt deze ontwikkeling potentieel belangrijker dan een nieuwe filtertechniek, al moet grootschalige toepassing nog worden bewezen.
