Optimierung von Aufbereitungstechnologie PFAS noch besser aus Wasser entfernen

Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) sind in zahlreichen Industrie- und Alltagsprodukten enthalten – ob in Medizintechnik, Feuerwehrlöschschäumen, Lithium-Ionen-Batterien oder in Textilien, Kosmetika und Verpackungen. Über die Luft und Abwässer können sie in die Umwelt gelangen, wo sie Böden und Wasser kontaminieren. Von dort geht es in die Nahrungskette und letztendlich in den menschlichen Organismus. Die human- und ökotoxikologischen Wirkungen der über 10.000 verschiedene Chemikalien umfassenden Stoffgruppe sind gut belegt. Aktuell fehlen für viele Anwendungen jedoch noch Alternativen.

Bereits seit 2008 arbeiten das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht und die Firma Cornelsen Umwelttechnologie gemeinsam an der Beseitigung von PFAS aus kontaminiertem Wasser und Abwasser. Die Kooperation führte zur Entwicklung des patentgeschützten PerfluorAd-Verfahrens, das speziell Medien wie Löschwasser, die erhöhte PFAS-Konzentrationen und/oder hohe organische Hintergrundgehalte aufweisen, wirtschaftlich aufreinigt. Aber auch viele weitere Wasseraufbereitungsprojekte und Dekontaminierungen von PFAS-belasteten Systemen wurden bereits durchgeführt.

Dabei wird je nach Anwendungsfall der PFAS-spezifische Ausfällungsprozess des PerfluorAd-Verfahrens mit etablierten Aufbereitungstechnologien wie Ionenaustausch, Membranverfahren oder Aktivkohleadsorption kombiniert. Das Ergebnis ist eine Reduzierung der Gesamtmenge des zu entsorgenden PFAS-Abfalls.

Datenbasierte Prozessoptimierung

Mit dem Start des neuen Vorhabens Perfluor.Dat wollen die Partner ihre Methode nun weiterentwickeln. In den nächsten drei Jahren sollen sowohl der PFAS-spezifische Ausfällungsprozess als auch der Abtrennungsschritt für den PFAS-haltigen Niederschlag intensiviert werden. Zum Einsatz kommen dabei einerseits funktionale Co-Additive, andererseits neue analytische Methoden zur Prozessüberwachung und -kontrolle.

Des Weiteren werden auch die in den vergangenen Jahren angefallenen Prozessdaten aus mehreren Anwendungsfällen über eine Mustererkennung analysiert. Bestenfalls resultiert hieraus ein Prozessmodell, das durch Untersuchungen in einem mobilen Versuchsreaktor verifiziert werden kann.

Internationalisierung im Blick

Beim Kick-off-Treffen von Perfluor.Dat hat das interdisziplinäre Team zu den Kernthemen chemische Prozessoptimierung, Analytik und Datenerhebung drei Fachgruppen gebildet. Dr. Stefano Bruzzano, Projektkoordinator am Fraunhofer Umsicht, betont die Bedeutung des Vorhabens: „Wir haben durch das neue F&E-Vorhaben die Weichen stellen können, um unser PerfluorAd-Verfahren für die Zukunft noch leistungsfähiger und flexibler zu gestalten.“

Dabei haben die Beteiligten nicht nur nationale Anwendungsfälle und den hiesigen Markt im Blick: Die Erkenntnisse aus Perfluor.Dat sollen auch die zunehmende Internationalisierung des PerfluorAd-Verfahrens unterstützen. Diese erfolgt zum Teil unter deutlich veränderten Rahmenbedingungen.

Perfluor.Dat war Teil des Innovationswettbewerbs Green.Economy.IN.NRW und wird durch Land und EU gefördert.