PFAS is een verzamelterm voor een grote groep fluorhoudende organische chemicaliën. Ze worden gebruikt als waterafstotende middelen, zoals in antiaanbakpannen, papier en coatings, verpakkingsmaterialen voor voedsel, stofwerende sprays en coatings, brandblussers, oppervlakte-actieve stoffen, verf, inkt, lijm, biociden en meer. Er zijn duizenden PFAS. Ze hebben één probleem gemeen: ze breken nauwelijks af in het milieu. Om die reden worden ze ook wel ‘forever chemicals’ genoemd.
PFAS zijn overal
We treffen nu PFAS overal aan, zelfs bij de polen. Het gaat vooral om geperfuorideerde stoffen, carbonzuren, sulfonzuren en fluorpolymeren. In het algemeen zijn ze oplosbaar in water en zeer mobiel in het milieu. En heel slecht biologisch afbreekbaar, wat bijdraagt aan hun populariteit als beschermende stoffen. Maar precies daardoor worden ze geconcentreerd in het milieu – terwijl ze giftig zijn voor levende wezens. De Europese voedsel- en warenautoriteit EFSA probeert alle PFAS te laten verbieden.
Recente kennis laat zien dat deze stoffen giftig zijn voor mensen, al bij concentraties van nanogrammen per liter. Daardoor worden deze stoffen vanaf nu gemonitord in drinkwater in Nederland. Daarnaast is regelgeving in de maak. Drinkwaterbedrijven en toezichthouders zijn voorstanders van een nationaal en Europees verbod op PFAS.
Afbraak, een moeilijk problem
De laatste jaren komt onderzoek op gang naar afbraak van PFAS. Het meest recente bericht hierover komt van watertechnologisch instituut Wetsus in Leeuwarden. Volgens onderzoekers Jan Post en Amanda Larasati hebben ze een radicale oplossing gevonden. Eerst concentreren ze de stof in water – waardoor behandeling efficiënter en daardoor goedkoper zal worden. Ze absorberen daarna de stof aan een ringvormig molecuul – gepatenteerd. Ze kunnen de ring zo’n tien keer hergebruiken door te spoelen met alcohol. Daaraan voegen ze een (nog geheime) stof toe die PFAS afbreekt. Gepubliceerd in het Duitse tijdschrift Angewandte Chemie.
Maar dit vindt allemaal nog plaats in de onderzoeksfase. Kan het worden opgeschaald naar industrieel niveau? Wetsus heeft samenwerking gezocht met drie universiteiten om op deze vraag een antwoord te krijgen. En ze hebben contact met een productiebedrijf. Toch vormt de apparatuur de achilleshiel van het project. Om het te verkopen zullen ze concurrerend moeten zijn. Maar tot nog toe kunnen ze de uiteindelijke kosten niet inschatten. Misschien duurt introductie op de markt nog wel een jaar of tien.
Langzame voortgang
Ook andere instituten onderzoeken nu PFAS afbraak. Verbranding lijkt geen goed idee, doordat afbraak pas bij zeer hoge temperaturen plaats vindt, boven 1600 oC. Afbraak door bacteriën lijkt mogelijk, maar traag. Verwijdering door absorbentia en ionenwisseling roept weer een ander probleem op – want wat te doen met de stoffen die PFAS hebben opgenomen?
Hoe nu verder? Kort geleden publiceerde Science magazine een artikel over succesvolle afbraak van PFAS. De auteurs gebruiken dimethylsulfoxide (DMSO) als oplosmiddel en voegen daaraan natriumhydroxide toe. Ze verhitten het mengsel tot tussen 80 en 120 oC. Maar helaas lijken hierbij alleen de lange ketens afgebroken te worden, terwijl de korte (vaak de meest problematische) grotendeels blijven bestaan. Bovendien werden de resultaten behaald in vrij geconcentreerde oplossingen, terwijl in de praktijk het probleem voortkomt uit zeer verdunde oplossingen. Ook hier lijkt praktische toepassing een zaak van lange adem te zijn.
Ultraviolet licht
Een andere manier om PFAS af te breken werd ontwikkeld door onderzoekers van Riverside University in Californië. Ze pompten eerst waterstof in de PFAS-houdende oplossing in water – dit maakte de moleculen meer reactief – en bestraalden de oplossing daarna met sterk ultraviolet licht. Ze zeggen dat de PFAS uiteenvallen in kleinere onschadelijke stukjes zonder bijproducten of onzuiverheden.
Een meer exotische variant werd ontwikkeld door onderzoekers van Clarkson University in New York. Zij mengden PFAS en additieven met metalen kogels. Deze lieten ze met hoge snelheid tegen elkaar botsen; daardoor werden de koolstof-fluorverbindingen van PFAS verbroken. Ze voegden boornitride toe, een piëzo-elektrisch materiaal dat elektronen kan opnemen wanneer het door mechanische krachten wordt vervormd. Deze geactiveerde stof reageert vervolgens met PFAS.
Filtratie
Onderzoekers aan de Universiteit van British Columbia zochten het in een andere richting. Ze filterden daartoe het verontreinigde materiaal door siliciumdioxide. De geabsorbeerde stoffen braken ze vervolgens af met licht en elektriciteit. Het filtermateriaal kan volgens de wetenschappers meerdere keren worden gebruikt.
Maar volgens Jacob de Boer, emeritus hoogleraar milieuchemie en toxicologie, is er niet één oplossing voor alle problemen. De Boer werkt al meer dan 48 jaar aan onderzoek naar persistente stoffen. Volgens hem is niet één techniek de heilige graal om PFAS op te ruimen. ‘Ik verwacht dat er meerdere methodes naast elkaar gaan bestaan,’ zegt hij. Hij pleit net als veel anderen voor een verbod op PFAS. ‘De chemie is enorm creatief,’ zegt hij. ‘Een alternatief is vast te ontwikkelen.’
Verbod
Nederland heeft samen met Scandinavische landen en Duitsland een voorstel ingediend bij de Europese Commissie voor een verbod op PFAS. De industrie heeft een jaar de tijd om met een tegenreactie te komen. Maar als er zo’n verbod komt, gaat het op zijn vroegst over twee jaar in, schat De Boer. En de industrie kan dan ook nog tot 2040 blijven produceren, tot er een alternatief is gevonden.
Het probleem is groot. ‘Dit soort stoffen treft niet alleen ons maar ook komende generaties,’ zegt De Boer tegen change.inc. ‘Het is te gek voor woorden. Het is goed dat er technieken worden ontwikkeld om PFAS op te ruimen, maar om een schone en leefbare wereld te krijgen is er ook veel steviger beleid nodig.’
Interessant? Lees dan ook:
De rol van de chemie bij vermindering van plastic afval
Chemische recycling van gemengd plastic afval
Chemische en materialenindustrie moet innoveren