Polyfluorierte organische Substanzen messen und mindern

Wer trägt nicht gern wetterfeste und zugleich atmungsaktive Funktionskleidung, wer nutzt nicht gern eine antihaftbeschichtete Pfanne? Ihre wasser- beziehungsweise fettabweisenden Eigenschaften verdanken diese Produkte polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS). Diese weisen mindestens eine Gruppe aus einem Kohlenstoffatom und zwei oder drei Fluoratomen auf. Solche Verbindungen gehören zu den stärksten in der organischen Chemie. Hinter dem Namen Teflon® verbirgt sich beispielsweise das äußerst stabile Polytetrafluorethylen (PTFE). „Fluorhaltige Komponenten werden seit rund 100 Jahren produziert und in der Industrie vielseitig eingesetzt“, sagt Hans-Joachim Gehrmann. „Spätestens bei der Abfallbehandlung erweisen sie sich jedoch als Herausforderung. Gerade weil sie so stabil sind, kann die Natur PFAS kaum abbauen.“

Durch unkontrollierte Freisetzung während der Herstellung, der Nutzung und der Abfallverwertung finden sich mittlerweile Spuren dieser Stoffe auf der ganzen Welt verteilt in Böden, in Gewässern, im Trinkwasser, aber auch in Büro- und Verkaufsräumen in unterschiedlich hohen Konzentrationen wieder. „Zu den PFAS gehören derzeit rund 4 800 bekannte Einzelsubstanzen“, erklärt Gehrmann. PFAS können sich im Körper von Menschen und Tieren ansammeln, einige können zu Krebs führen. Für wenige dieser Stoffe gibt es bereits Richtwerte, was die wöchentliche tolerable Aufnahme beim Menschen betrifft. Für das Trinkwasser gelten Vorsorgewerte. Eine Überschreitung erfordert beispielsweise eine Filterung oder Behandlung mit Aktivkohle.

Bei der Verbrennung von Abfällen aus der Gas- und Wasseraufbereitung zusammen mit den Abfällen aus Industrie, Gewerbe und Haushalten werden PFAS im thermischen Prozess bei Temperaturen von mehr als 500 Grad Celsius gespalten und im Wesentlichen zu Fluorwasserstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf umgewandelt. Dabei wird Fluorwasserstoff in der Abgasbehandlung abgeschieden. „Im Rauchgas verbleiben jedoch fluorhaltige organische Bruchstücke, entweder aus dem unvollständigen Abbau der PFAS im Eingangsmaterial selbst oder aus dem Abbau von PFAS-haltigen Materialien im Abfall“, erläutert Gehrmann. „Ob eine nach dem Stand der Technik und den gesetzlichen Anforderungen erfolgende thermische Behandlung eine Quelle oder Senke für PFAS ist, gilt es noch zu klären.“

Mit diesen und weiteren Fragen der Abgasbehandlung befassen sich die Forschenden am KIT. In Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelt die Arbeitsgruppe von Gehrmann in einem mehrjährigen Forschungsvorhaben, das vom Umweltbundesamt (UBA) finanziert wird, eine Messmethodik für PFAS in Abgasen. Sie erproben sie am ITC an der Pilotanlage BRENDA, einer Kraftwerkspilotbrennkammer für staubförmige, gasförmige und flüssige Brennstoffe. Mit der validierten Technik sind Messungen an Industrieanlagen geplant. Mittelfristig ist mit der Einführung von Grenzwerten für PFAS in Verbrennungsanlagen zu rechnen. (or)

Der Presseservice des KIT stellt gerne den Kontakt zwischen den Medien und Dr. Gehrmann her.

Fotonachweis:
Forschungsfoto PFAS: Lisa Jungheim, KIT
Porträt Dr. Hans-Joachim Gehrmann, ITC, KIT: Amadeus Bramsiepe, KIT