PFAS zijn moeilijk afbreekbare chemicaliën die onder meer worden gebruikt in antiaanbaklagen, waterafstotende kleding en blusschuim. De stoffen kunnen via vervuild water en voedsel in het menselijk lichaam terechtkomen. Blootstelling aan bepaalde PFAS wordt in verband gebracht met kanker, schildklierproblemen en verstoringen van het immuunsysteem.
Bestaande technieken zoals actieve kool, ionenwisselaars en omgekeerde osmose halen PFAS wel uit water, maar vernietigen de stoffen niet. De chemicaliën blijven achter in filters of in geconcentreerde afvalstromen, die vervolgens opnieuw moeten worden verwerkt.
Waterstof en palladium
De onderzoekers ontwikkelden samen met internationale partners een katalytisch membraan dat de sterke koolstof-fluorbindingen in PFAS-moleculen probeert te verbreken. Het systeem bestaat uit microscopisch kleine, holle membraanvezels. De buitenkant daarvan is bedekt met palladiumnanodeeltjes, terwijl door de binnenkant waterstofgas stroomt.
De waterstof dringt door het membraan naar het palladium. Daar worden waterstofmoleculen omgezet in reactieve waterstofatomen. PFAS uit het vervuilde water hechten zich ondertussen aan het katalysatoroppervlak. De waterstofatomen kunnen daar fluor uit de moleculen verwijderen. Dit proces heet reductieve defluorering en vermindert de chemische stabiliteit van PFAS.
Resultaten van langdurige proef
Het membraan behandelde 58 dagen lang onafgebroken water met zes PFAS-verbindingen die vanuit regelgeving bijzondere aandacht krijgen. Bij elk van de zes stoffen werd meer dan 90 procent verwijderd. Daarnaast verdween ongeveer 83 procent van het fluor uit de verbindingen.
De resultaten zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences. De proef laat zien dat de technologie gedurende bijna twee maanden continu kan functioneren, maar zegt nog niet dat het systeem klaar is voor grootschalig gebruik.
Een hoge verwijderingsgraad betekent bovendien niet automatisch dat het behandelde water volledig veilig is. Ook is nog niet vastgesteld of alle stoffen die tijdens het afbraakproces ontstaan onschadelijk zijn. De onderzoekers willen daarom verder onderzoeken welke afbraakproducten worden gevormd.
Palladium is een kostbaar edelmetaal. Daarom proberen de onderzoekers de benodigde hoeveelheid te beperken en de installatie op te schalen. Een mogelijke toepassing is bij waterzuiveringsinstallaties die PFAS eerst uit een grote hoeveelheid water concentreren. Het membraan kan daarna worden ingezet om de vervuilde reststroom te behandelen, zodat PFAS niet alleen worden verplaatst maar mogelijk daadwerkelijk afgebroken.
