Klärschlamm in einer Kläranlage in Berlin
Quelle: BAM
Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sind synthetische Chemikalien und umfassen mehr als 10 000 Verbindungen. PFAS werden aufgrund ihrer inerten chemischen Stabilität und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Abbau durch Hitze oder Säuren in einer Vielzahl von Produkten und Wirtschaftsbereichen (u.a. Kosmetika, Kochgeschirr, Papierbeschichtungen, Textilien) verwendet. Infolge der kontinuierlichen Verwendung von PFAS-haltigen Industrie- und Konsumgütern haben sich Abwässer und Klärschlamm aus Kläranlagen zu einem Eintragspfad für PFAS in die Umwelt entwickelt. Neben der direkten Freisetzung von PFAS durch Abwässer und flüchtigen PFAS in die Luft wurde auch beobachtet, dass Klärschlamm ein wichtiger Pfad für den Eintrag von PFAS in landwirtschaftliche Böden ist. Die Europäische Union hat vorgeschlagen, die Verwendung aller (nicht essentieller) PFAS zu verbieten, um den Schadstoffeintrag in die Umwelt zu verringern und Deutschland hat die Ausbringung von Klärschlamm auf landwirtschaftlichen Flächen durch die Novellierung der Düngemittelverordnung ab 2029 verboten. Gleichzeitig soll jedoch Phosphor (P) aus Klärschlamm in Kläranlagen von Städten mit mehr als 50 000 Einwohnern weiterhin als Düngemittel verwertet werden. Derzeit können pflanzenverfügbare P-Dünger aus Recyclingmaterialien (z.B. Klärschlamm, Klärschlammasche, Abwasserfällungen) durch verschiedene Behandlungsverfahren wie Fällung, Auslaugung und thermische Behandlung hergestellt werden.
Momentan wird nur die Gesamtmenge der beiden PFAS Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) und Perfluoroctansäure (PFOA) mit einem Grenzwert von 100 µg pro kg Trockensubstanz überwacht. Aufgrund der vielfältigen Verwendung von anderen PFAS in der Industrie ist dieser Grenzwert nicht ausreichend, um eine sichere Anwendung neuartiger P-Dünger aus Kläranlagen auf landwirtschaftlichen Flächen zu gewährleisten. Daher haben wir abwasserbasierten Dünger mit Hilfe der Verbrennungs-Ionenchromatographie auf "Gesamt" PFAS analysiert und anschließend mit Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie für die Targetanalyse und hochauflösender Massenspektrometrie für das Verdachts-Screening untersucht. Dadurch können PFAS-Verschmutzung in abwasserbasiertem Dünger für eine sichere Nährstoffrückgewinnung aus Abwasser für eine Kreislaufwirtschaft entschlüsselt werden.
Elevated levels of per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in wastewater derived fertilizers
Christian Vogel, Philipp Roesch, Philipp Wittwer, Christian Piechotta, Jan Lisec, Thomas Sommerfeld, Stephanie Kluge, Hannes Herzel, T. Huthwelker, C. Borca, Franz-Georg Simon
Environmental Science: Advances, 2023,2, 1436-1445