PFASelect: Selektive PFAS-Entfernung aus wässrigen Medien durch neuartige und regenerierbare Ionentauscher-Materialien

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS), auch „Ewigkeitschemikalien (forever chemicals)“ genannt, werden als (sehr) persistente und einige als toxische und bioakkumulierende oder (sehr) mobile Stoffe eingestuft. Die Klassifizierungen als PBT, PMT und vPvM stellen somit ein weitreichendes Risiko für Mensch und Ökosysteme dar. In 14,3 % der Blutproben europäischer Jugendlicher werden heute jedoch Konzentrationen dieser Stoffe oberhalb des gesundheitlichen Leitwertes nachgewiesen. Ziel der EU gemäß dem Green Deal ist es daher, die Exposition von Menschen und Ökosystemen zu reduzieren, z.B. durch die Chemikalienstrategie für Nachhaltigkeit, die Verordnung über persistente organische Schadstoffe, die REACH-Verordnung, die Trinkwasserrichtlinie und die Neuauflagen von Umweltqualitätsnormen und Grundwasserrichtlinie. Der grenzüberschreitende Charakter von Umweltproblemen und Wasserkörpern wie dem Fluss Inn macht eine grenzübergreifende Zusammenarbeit unabdingbar.

Insbesondere ist der Eintrag in die Umwelt über kontaminierte Prozess- und Abwässer sowie die Aufnahme über kontaminiertes Grund- und Trinkwasser zu vermeiden. Gegenwärtige Aufbereitungs- und Sanierungsverfahren, wie Adsorption an Aktivkohle, sind für bestimmte PFAS (insb. kurzkettige) ineffizient und problematisch, wenn konkurrierende Stoffe wie gelöste organische Stoffe und Anionen (z.B. Chlorid, Sulfat) vorhanden sind. Außerdem ist Aktivkohle nur begrenzt regenerierbar, was sie zu einem fossilen Einwegprodukt macht.

Die Entwicklung hocheffizienter, hochselektiver und regenerierbarer Ionenaustauschermaterialien auf der Basis von Perfluoralkylketten stellt eine vielversprechende Lösung dar. In einem neuartigen Ansatz soll ein makroporöses, aminomodifiziertes Polymer auf Alkylbasis mit fluoralkylierten Substanzen auf Imidazolbasis gepfropft werden (“grafting-to”). Damit soll ein dualer Abscheidemechanismus genutzt werden, der elektrostatische mit fluorophiler Wechselwirkung synergistisch koppelt. Ein Vergleich mit kommerziell verfügbaren Materialien (Aktivkohle, Ionenaustauscher) soll durchgeführt werden. Charakterisierung und verfahrenstechnische Prozessentwicklung und -simulation sollen durchgeführt werden. Die Hochleistungsharze sollen durch Elution und Oxidation mittels nicht-thermischem Plasma regeneriert werden. Eine PFAS-Hochleistungsanalytik wird etabliert. Hydraulisch optimierte Granulate werden hergestellt und die vielversprechendsten Materialien in Pilotversuchen hochskaliert. Pilotstandorte auf beiden Seiten des Programmgebiets (d.h. Bayern/Deutschland und Tirol/Österreich) werden ausgewählt und Pilotanlagen entwickelt, gebaut und betrieben. Der Erfolg des Projekts soll  dazu beitragen, das Bewusstsein für die PFAS-Problematik in der Fachwelt und in der Öffentlichkeit zu schärfen und verfügbare Lösungen zu präsentieren.