01.02.2021
Grafische Darstellung: Mechanochemische Reduktion von PFAS kontaminierten Böden birgt ein hohes Potential als Bodensanierungsmethode

Mechanochemische Reduktion von PFAS kontaminierten Böden birgt ein hohes Potential als Bodensanierungsmethode

Quelle: BAM, Fachbereich Schadstofftransfer und Umwelttechnologien

Seit rund zwei Jahrzenten haben sich per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (engl. PFAS) aufgrund ihres zunehmenden Auftretens in Böden-, Gewässer und Luftproben zu einer stetig wachsenden Klasse von Schadstoffen und somit zu einem wachsenden globalen Umweltproblem entwickelt. Damit einher geht ein hoher Bedarf hinsichtlich neuer Konzepte und Technologien, um beispielsweise PFAS kontaminierte Böden zu sanieren. Die Herausforderung liegt hierbei in der besonders hohen Bindungsstärke von Fluor zu Kohlenstoff in den Verbindungen, wodurch die Verbindungen nur durch den Einsatz hochreaktiver Reagenzien oder elektrochemisch gespalten werden können. Jene Kohlenstoff-Fluor-Bindung ist es, die den unterschiedlich substituierten Molekülen ihre außergewöhnlichen schmutz-, fett- und wasserabweisenden Eigenschaften verleiht. Nach aktuellen Einschätzungen existieren heute mehr als 4700 verschiedene per- und polyfluorierte Verbindungen, von denen viele bereits seit Jahrzehnten industriell im Einsatz sind. Um die synthetischen PFAS-Schadstoffe endgültig zu zerstören, werden kontaminierte Abfälle, Böden oder Abwässer mittels Hochtemperaturbehandlung bei über 1000 °C verbrannt, doch ist die Nachfrage nach weniger kostenintensiven und nachhaltigeren Entsorgungs- und Sanierungsmethoden stetig steigend. In diesem Übersichtsartikel werden alle relevanten reduktiven Defluorierungsreaktionen (Reduktion der C-F Bindung mittels eines Reduktionsmittels) von PFAS benannt und beschrieben. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Mechanochemie, da diese Methode ein enormes Potenzial hinsichtlich der Zersetzung von PFAS sowie der Sanierung PFAS kontaminierter Feststoffe (Böden, Schlacken) birgt. Um die Zusammenhänge mechanochemischer Reaktionen von PFAS zu verdeutlichen, werden zudem mechanistische Betrachtung der Zersetzungsreaktionen umfassend diskutiert. Abschließend werden bestehende Abbaureaktionen von PFAS mit denen reduktiver Prozesse verglichen und - in Bezug auf Forschungsstand und künftige Anwendbarkeit als Sanierungsmethode - ausführlich diskutiert.

Reductive Defluorination and Mechanochemical Decomposition of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFASs): From Present Knowledge to Future Remediation Concepts
Philipp Roesch, Christian Vogel, Franz-Georg Simon
veröffentlicht in International Journal of Environmental Research and Public Health, Vol. 17, Heft 19, Seite 7242 ff., 2020
BAM, Fachbereich Schadstofftransfer und Umwelttechnologien