Aktivkohle aus Wasseraufbereitungsanlagen als "Endlager"? Keine Chemikalien, keine hohen Temperaturen — Die schockierende neue Technologie, die PFAS "zermahlt" und beseitigt

2025年11月23日 22:48

“Zermahlen Sie die ewigen Chemikalien”——Ein neuer Ansatz zur Zersetzung von PFAS

PFAS, die als "Forever Chemicals" bekannt sind, bei Raumtemperatur und Normaldruck zu zerstören, ohne zusätzliche Chemikalien oder Hitze zu verwenden——.

Eine solche traumhafte Methode wurde von einem Forscherteam der Clarkson University in den USA berichtet. Man gibt Aktivkohle, die PFAS adsorbiert hat, in eine Edelstahl-Kugelmühle und dreht sie einfach. Diese Methode, die so einfach erscheint, dass man sie in Frage stellen könnte, soll PFAS tatsächlich "verschwinden" lassen.Phys.org

Was sind PFAS? Die zwei Seiten von "Nützlichkeit" und "Hartnäckigkeit"

PFAS (Per- und Polyfluoralkylsubstanzen) sind eine Gruppe von über 10.000 synthetischen Chemikalien, die für ihre Hitzebeständigkeit, Wasser- und Ölabweisung bekannt sind. Sie wurden in Antihaftbeschichtungen für Pfannen, wasserabweisender Outdoor-Bekleidung, ölbeständigem Papier für Lebensmittelverpackungen, Schaumlöschmitteln und vielen anderen Bereichen unseres täglichen Lebens verwendet.CHEM Trust

Auf der anderen Seite ist bekannt, dass PFAS in der Natur kaum abgebaut werden und sich in der Umwelt und im menschlichen Körper ansammeln. Sie wurden in Blut und Muttermilch nachgewiesen, und es gibt zahlreiche Studien, die auf Zusammenhänge mit einer verminderten Immunfunktion, einem erhöhten Krebsrisiko, Schäden an Leber und Nieren sowie Unfruchtbarkeit hinweisen.Europäische Umweltagentur

In Europa ist die PFAS-Verschmutzung zu einem ernsthaften sozialen Problem geworden. Frankreich hat ein umfassendes Verbot von PFAS in Kosmetika und Textilien verabschiedet, und auf EU-Ebene werden schrittweise Beschränkungen für die Verwendung von Schaumlöschmitteln eingeführt.Reuters

In Japan und weltweit gibt es ständig Nachrichten über "rekordhohe" PFAS-Werte in Trinkwasser, Boden und Wildtieren.AP News

"Man kann sie adsorbieren, aber was dann?" Das Dilemma der Aktivkohlebehandlung

Eine weit verbreitete Methode zur Bekämpfung der PFAS-Verschmutzung ist die Adsorption mit körniger Aktivkohle (GAC). Aktivkohle hat unzählige Poren und kann organische Schadstoffe wie PFAS an ihrer Oberfläche binden und entfernen. Dieses System wird in vielen Wasseraufbereitungsanlagen und Haushaltswasserfiltern eingesetzt.Umweltschutzbehörde

Es gibt jedoch ein großes Problem: "Wie entsorgt man die verbrauchte Aktivkohle, die mit PFAS beladen ist?"

Wenn sie einfach deponiert wird, besteht die Möglichkeit, dass PFAS im Laufe der Zeit austreten.
Bei der Hochtemperaturverbrennung wird der Abbau gefördert, aber es wird viel Energie benötigt, und wenn der Abbau unvollständig ist, können andere schädliche Substanzen entstehen.
Bei chemischen Abbaumethoden sind die Kosten für die Chemikalien und die Behandlung von Nebenprodukten problematisch.

Obwohl die Technologie zur "Erfassung" von PFAS entwickelt wird, fehlte es bisher an einer durchschlagenden Lösung für deren "sichere Entsorgung". Hier setzt die aktuelle Forschung an.Phys.org

Kugelmühle drehen lassen… und PFAS verschwinden?

Das Forscherteam der Clarkson University konzentrierte sich auf Edelstahl-Kugelmühlen, die zum Zerkleinern von Materialien verwendet werden. In einem zylindrischen Behälter rollen und kollidieren mehrere Zentimeter große Stahlkugeln, um den Inhalt fein zu zerkleinern. Diese Maschinen sind in den Bereichen Bergbau und Materialwissenschaften bekannt.Phys.org

In der Studie wurde körnige Aktivkohle, die PFAS adsorbiert hatte, in die Kugelmühle gegeben und zusammen mit den Stahlkugeln gedreht. Dabei erzeugte das heftige Reiben zwischen den Kugeln, dem Behälter und der Aktivkohle Elektronen, die als "Triboelectronen" bezeichnet werden. Diese Elektronen lösten eine Reaktion zwischen dem Kohlenstoff und den PFAS aus. Infolgedessen wurden die starken Kohlenstoff-Fluor-Bindungen der PFAS-Moleküle gebrochen und schrittweise abgebaut.Phys.org

Wichtig ist, dass dieser Prozess unter den folgenden Bedingungen funktionierte:

Es werden keine zusätzlichen Chemikalien verwendet (additivfrei)
Keine spezielle Erwärmung oder Lösungsmittel erforderlich, Durchführung bei Raumtemperatur
Bereits weit verbreitete körnige Aktivkohle kann direkt als Rohstoff verarbeitet werden

In den Experimenten wurde eine nahezu vollständige Zersetzung verschiedener PFAS-Typen, einschließlich lang- und kurzkettiger, festgestellt. Selbst unter Bedingungen, die einer "Deponiesituation" ähneln, wurde nach der Behandlung keine PFAS-Auslaugung festgestellt.Phys.org

Warum die "Einfachheit" eine große Nachricht ist

In den letzten Jahren wurde weltweit intensiv an der Zersetzung von PFAS geforscht. Methoden, die hochenergetisches Plasma, Ultraschall, Photokatalysatoren oder spezielle Reduktionsmittel kombinieren, wurden vorgeschlagen. Viele erfordern jedoch spezielle Geräte, und die Kosten für Chemikalien und das Risiko von Nebenprodukten sind ein Hindernis.SpringerLink

Die Stärke der aktuellen Methode liegt in ihrer “Einfachheit”.

Kompatibilität mit bestehender Infrastruktur
Viele Wasseraufbereitungsanlagen verfügen bereits über GAC-Verarbeitungseinrichtungen. Nach der Adsorption von PFAS kann das GAC einfach in die Kugelmühle gegeben werden, was den Prozess relativ einfach macht.
Die Ausrüstung ist nicht zu spezialisiert
Die Kugelmühle selbst ist kein spezielles Laborgerät, sondern wird in verschiedenen Industrien wie Bergbau, Zement und Batteriematerialien häufig eingesetzt. Die Vorstellung einer Skalierung ist ein großer Vorteil.
Chemikalienfrei und geringes Risiko von Nebenprodukten
Da keine Chemikalien hinzugefügt werden, ist das Risiko, dass die behandelten Feststoffe oder Abgase eine große Menge unbekannter Nebenprodukte enthalten, gering. Natürlich sind detaillierte Bewertungen in Zukunft erforderlich, aber das Prinzip, "so wenig wie möglich hinzuzufügen", ist als Umwelttechnologie attraktiv.

Die Forscher zeigten, dass die behandelte Aktivkohle für die Deponierung geeignet ist und dass sie eine "einfache Route zur sicheren 'Beendigung' von mit PFAS verschmutzter Aktivkohle" darstellen könnte.Phys.org

Wie reagierten die sozialen Medien? Hoffnung, Skepsis und Wut

Als diese Nachricht veröffentlicht wurde, gab es auf sozialen Medien wie X (ehemals Twitter), Reddit und LinkedIn verschiedene Reaktionen. Hier sind einige typische Stimmen (alle sind zusammengefasste Inhalte).

1. Die Freude, dass es vielleicht endlich nicht mehr "für immer" ist

"PFAS-Nachrichten waren immer düster, aber das gibt endlich Hoffnung."

"Wenn kaum Strom oder Chemikalien benötigt werden, könnte das auch in kleinen ländlichen Wasserwerken eingeführt werden."

Viele Nutzer zeigten sich begeistert über den mechanischen Zerkleinerungsansatz, der möglicherweise eine entscheidende Lösung für das langjährige Problem der "unzerstörbaren" PFAS darstellen könnte.

2. Die Vorsichtigen, die auf die Demonstration im großen Maßstab warten

"Ich habe schon oft von 'vollständigem Abbau' auf Laborebene gehört. Die Herausforderung besteht darin, was passiert, wenn man Tonnen im industriellen Maßstab verarbeitet."

"Sind Energieverbrauch, Geräteverschleiß und Wartungskosten richtig berechnet?"

Von Fachleuten aus dem Bereich Umwelttechnik und Wasserwirtschaft kamen viele kritische Fragen. Die Zerkleinerung erfordert eine beträchtliche Menge Energie, und es könnten neue Probleme wie Metallverschmutzung durch den Verschleiß der Kugeln und der Mühle auftreten.

3. Die Wütenden, die fordern, die Produktion von PFAS zu stoppen

"Egal wie viele 'Zerstörungstechnologien' entwickelt werden, wenn der Hahn nicht zugedreht wird, läuft die Wanne über."

"Die Kosten der Verschmutzung tragen immer die Steuerzahler und Anwohner. Es muss ein System geschaffen werden, in dem PFAS-Hersteller die Entsorgungskosten tragen."

In Europa wurden großflächige PFAS-Verschmutzungen entdeckt, und die enormen Kosten für die Reinigung und die gesundheitlichen Schäden sind zu einem sozialen Problem geworden.The Guardian

In diesem Zusammenhang warnen einige, dass die neue Technologie zwar willkommen ist, aber nicht als Mittel zur Verschleierung von Regulierungs- und Unternehmensverantwortungsdiskussionen genutzt werden sollte.

4. Diskussionen aus der Perspektive der Wissenschaftskommunikation

"Der Slogan 'PFAS mit Triboelektronen zerstören' klingt wie aus einem Science-Fiction-Film."

"Das sollte in Chemielehrbücher für Schulen aufgenommen werden. Es ist ein gutes Beispiel, um die Stärke chemischer Bindungen und die Schwierigkeit ihres Abbaus zu lehren."

Es gab auch Stimmen, die die intuitive Vermittlung eines komplexen Themas der Umweltchemie durch die Kombination mit der vertrauten Maschine der Kugelmühle schätzten.

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