Das Sandia-Team arbeitet an der Entwicklung eines Filtersystems zur Entfernung von PFAS aus Wasser

May 16, 2023

Craig Fritz/Sandia National Laboratories

Ryan Davis (links) und Andrew Knight simulieren die Arbeit in den Sandia National Laboratories am Problem der PFAS-Kontamination. Foto von Craig Fritz

Ein Team der Sandia National Laboratories arbeitet an einem Filtersystem, das PFAS-Chemikalien aus Wasser entfernen soll.

„Das Einzigartige an (PFAS-Chemikalien) ist, dass sie eine Kohlenstoff-Fluor-Bindung haben, und diese Kohlenstoff-Fluor-Bindung ist sehr stark. Es gibt also nicht viele Dinge, die sie leicht abbauen“, sagte Andrew Knight, ein Chemiker aus Sandia, in einem Interview mit NM Political Bericht.

Diese starke Bindung hat PFAS den Spitznamen „ewige Chemikalien“ eingebracht.

In den letzten Jahren hat die Verbreitung von PFAS-Chemikalien zunehmend Aufmerksamkeit erregt, da immer mehr Erkenntnisse über die möglichen gesundheitlichen Auswirkungen dieser Substanzen gewonnen werden.

Menschen können PFAS unter anderem über das Trinkwasser aufnehmen.

Hier hofft Sandias Team, die Belastung zu verringern, indem es Materialien entwickelt, die PFAS aus dem Wasser entfernen.

Knight und Ryan Davis, ein Materialwissenschaftler mit einem Hintergrund in Umweltchemie, haben sich auf der Suche nach einer Lösung zusammengetan und vielversprechende Ergebnisse erzielt.

„In den letzten Jahren haben wir daran gearbeitet, Strategien zu identifizieren, um uns auf die PFAS-Sanierung zu konzentrieren“, sagte Knight.

Das Material, mit dem Knight und Davis arbeiten, ähnelt dem Material, das Knight während seines Graduiertenstudiums untersucht hat. Er sagte, dass er während seines Graduiertenstudiums an der Forschung beteiligt war, bei der es darum ging, das Material zur Abtrennung und Anziehung von Uran zu nutzen.

Knight sagte, durch Gespräche und Durchsicht der Literatur habe es den Anschein gemacht, dass das Material Eigenschaften haben könnte, die es ihm ermöglichen würden, sich an PFAS-Chemikalien zu binden. Dies würde den Einsatz in einem Filtersystem ermöglichen, entweder im kleinen Maßstab, etwa in Haushalten, oder im größeren Maßstab, etwa in Wasseraufbereitungsanlagen.

„Wir verfügen über ein Material, das es bereits gibt und das sich für andere Anwendungen bewährt hat, und es schien, als könnte es auch für diese Anwendung nützlich sein“, sagte er.

Knight und Davis erhielten kürzlich vom Sandia Technology Maturation Program eine Förderung in Höhe von 100.000 US-Dollar, um die Daten zu erstellen und zu zeigen, wie gut die Materialien funktionieren.

Knight sagte, dass die Finanzierung ihnen auch dabei helfen könnte, herauszufinden, was getan werden kann, um die Wirksamkeit zu steigern.

Davis sagte, er sei überrascht, wie effizient die Materialien in der Vorstudie seien.

Während er das Experiment durchführte, um zu sehen, wie hoch die Kapazität war – oder wie viel PFAS das Material enthalten konnte –, sagte er, habe er der Lösung immer mehr hinzugegeben.

„Alle PFAS wurden aufgesaugt“, sagte er. „Ich war schockiert darüber, wie viel eine kleine Menge dieses Materials aushalten konnte, um die PFAS aus dem Wasser zu saugen.“

Ein Bereich, der jedoch noch untersucht werden muss, ist die ordnungsgemäße Entsorgung des Materials, nachdem es die PFAS aus dem Wasser aufgesaugt hat.

„Das ist eine entscheidende Frage bei der Frage, wie dies kommerziell effektiv sein kann“, sagte Knight.

Handelsübliche Wasserfilter wie Brita-Filter können auf normalen Mülldeponien im Müll entsorgt werden.

Während Sandia die Forschung zur Entwicklung der Technologie durchführt, muss das Labor letztendlich mit einem Unternehmen zusammenarbeiten, das daran interessiert ist, die Technologie auf den kommerziellen Markt zu bringen.

Knight sagte, die Untersuchung, was getan werden kann, um PFAS-haltige Materialien zu entsorgen, sei ein wichtiger nächster Schritt in diesem Prozess.

Knight sagte, ein weiterer Bereich, der erforscht werde, sei der Abbau von PFAS in eine Form, die für die menschliche Gesundheit und die Umwelt unschädlich sei.

All dies ist wichtig, da regelmäßig neue Studien veröffentlicht werden, die die Gefahren von PFAS dokumentieren, darunter ein erhöhtes Risiko für Frühgeburten, einen höheren Cholesterinspiegel, ein geschwächtes Immunsystem, Leberprobleme und Krebs.

Eine diese Woche in der Fachzeitschrift „Environmental Health Perspectives“ veröffentlichte Studie ergab, dass bei schwangeren Frauen, die PFAS ausgesetzt sind, die Wahrscheinlichkeit steigt, dass ihr Kind an Fettleibigkeit leidet.

Sandia ist nicht die Einzige, die nach Lösungen für das PFAS-Problem sucht. Die University of California in Riverside veröffentlichte im Mai eine Studie, die den möglichen Einsatz von zwei Bakterienarten zur Reinigung von PFAS untersuchte. UC Riverside erwägt auch die Verwendung von Wasserstoff und ultraviolettem Licht, um PFAS aus Wasser zu entfernen. Ein anderes Team an der University of Illinois Urbana-Champaign hat sich mit der Verwendung von Elektroden beschäftigt, um bestimmte PFAS-Chemikalien anzuziehen, einzufangen und zu zerstören.

Knight sagte, dass das Einzigartige an den Materialien, die Sandia im Filtersystem verwendet, darin besteht, dass sie relativ einfach sind, aber eine etwas höhere Spezifität und mehr Kapazität ermöglichen als andere herkömmliche Methoden wie granulierte Aktivkohle oder Ionenaustausch.

Er sagte, es könne je nach Bedarf skaliert werden und im Vergleich zu einigen anderen Methoden, die derzeit untersucht werden, geringere Kosten verursachen.

„Es geht wirklich darum, diesen Mittelweg zu finden, der sehr effektiv ist, aber auch leicht eingesetzt werden kann“, sagte er.

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