Mikroplastik in Kläranlagen
8. Januar 2024
Mikroplastik in industriellen Abwässern
2. Februar 2024Mikroplastik in Kläranlagen
8. Januar 2024Mikroplastik in industriellen Abwässern
2. Februar 2024Chemikalien für die Ewigkeit – PFAS und Fluoropolymere (2/2)
Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) - synthetische "Ewigkeitschemikalien" - sind zu einer erheblichen und allgegenwärtigen globalen Herausforderung geworden. Wie in Teil 1 unserer Blogserie erörtert, handelt es sich bei PFAS um persistente Schadstoffe, die über mehrere Wege in die Umwelt gelangen. Sie haben es geschafft, in verschiedene Ökosysteme einzudringen, Wasserquellen zu verunreinigen und sich im menschlichen Körper anzureichern. Daher ist es entscheidend, jetzt zu handeln, um die Komplexität des PFAS-Problems zu entschlüsseln und wirksame Lösungen zu implementieren, um eine weitere Anreicherung in der Umwelt zu verhindern sowie eine gesündere Zukunft für kommende Generationen zu sichern.
Im zweiten Teil unseres PFAS-Specials gehen wir näher auf die von PFAS verursachten Gesundheitsrisiken und die kürzlich von der EU vorgeschlagenen Beschränkungen ein.
Welches sind die wichtigsten Expositionswege und Gesundheitsauswirkungen für den Menschen?
PFAS sind im Blutserum von bis zu 99 % der Bevölkerung nachgewiesen worden. Der Hauptexpositionsweg für PFAS für die allgemeine Bevölkerung ist durch:
PFAS werden im Körper leicht absorbiert und können sich an Proteine binden. Sie verteilen sich dann in proteinreichen Geweben wie der Leber, den Nieren und dem Blut. Die geschätzte Halbwertszeit von PFAS im menschlichen Körper reicht von einigen Tagen bis zu über 10 Jahren. Das derzeitige Verständnis der biologischen Auswirkungen basiert jedoch hauptsächlich auf Studien zu nur vier Abbauprodukten, darunter PFOS und PFOA. Aktuelle, von Experten begutachtete wissenschaftliche Studien deuten darauf hin, dass die Exposition gegenüber bestimmten PFAS-Konzentrationen zu langfristigen Gesundheitsrisiken führen kann, darunter:
Die Gesundheitsrisiken hängen von vielen Faktoren ab, darunter die Expositionsbedingungen (Dosis/Konzentration, Dauer, Expositionsweg usw.) und individuelle Merkmale (Alter, Geschlecht, Gesundheitszustand, genetische Veranlagung).
Jetzt wo man weiß, wie giftig PFAS sind, stellt sich die Frage: Und wie sehen die Maßnahmen zur Eindämmung der Belastungen aus?
Bereichen verboten worden. Sie wurden allmählich durch kürzerkettige PFAS wie fluorierte Ether (z. B. GenX) ersetzt, da sie sich schneller durch den menschlichen Körper bewegen. Trotz der Behauptungen der Industrie, sie seien ungiftig, haben verschiedene unabhängige Studien ergeben, dass sie ähnliche physikalische und chemische Eigenschaften und ähnliche gesundheitliche Auswirkungen haben wie die PFAS, die sie ersetzen.
Chemische Strukturen von zwei der gebräuchlichsten PFAS, die jetzt in vielen Regionen aus dem Verkehr gezogen werden, und die alternativen kurzkettigen PFAS, die an ihrer Stelle verwendet werden. © Wasser 3.0
Beispielsweise sind die chemischen Strukturen von PFOA und GenX sehr ähnlich, aber GenX wurde nicht ausreichend getestet, bevor es auf den Markt gebracht wurde. Die Forscher fanden heraus, dass Gen-X eine ähnlich hohe Persistenz und Mobilität aufweist, sich in Gewässern und Böden anreichert und ähnliche negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt hat.
Da es keine angemessenen Beschränkungen und Vorschriften gibt, kann die chemische Industrie solche Stoffe auf den Markt bringen, ohne zu prüfen und nachzuweisen, ob sie schädlich sind; stattdessen müssen die Umweltbehörden diese Aufgabe übernehmen, nachdem die Stoffe bereits freigegeben und in Gebrauch sind.
Auf lange Sicht: Gesetzgebungen in Sicht
Fassen wir die Maßnahmen mit den Worten von Dr. Kleimark über die Verwendung von PFAS und Beschränkungen zusammen
Wenn man wirklich eine Veränderung will, dann braucht man eine Regulierung, denn danach werden die Unternehmen handeln.
Aber Schritt für Schritt.
Im Februar 2023 schlug die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) eine weitreichende Beschränkung (für mehr als 10.000 PFAS-Stoffe) vor, wobei die Initiative von vier Ländern ausging: den Niederlanden, Deutschland, Schweden und Dänemark. Die "wichtigste gefährliche Eigenschaft" aller PFAS im Geltungsbereich des Beschränkungsvorschlags ist, dass sie entweder sehr persistent sind oder in der Umwelt zu sehr persistenten PFAS abgebaut werden. Außerdem werden die folgenden Bedenken im Zusammenhang mit PFAS angeführt:
- Bioakkumulation
- Mobilität
- Langstreckentransportpotenzial
- Anreicherung in Pflanzen
- Potenzial zur globalen Erwärmung
- Ökotoxizität
- Endokrine Aktivität und Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit
Der Vorschlag umfasst zwei mögliche Beschränkungsoptionen (RO1 und RO2) und soll bis 2025 in Kraft treten:
Ein vollständiges Verbot (d. h. RO1) würde Unternehmen effektiv daran hindern, längerkettige PFAS durch eine geringfügig andere Chemikalie zu ersetzen, die zu denselben Gesundheitsproblemen führt wie die zu ersetzende Chemikalie (d. h. es wird verhindert, dass Stoffe wie Gen-X freigesetzt werden). Der Vorschlag berücksichtigt 14 Hauptanwendungen von PFAS:
Zusammenfassung der 14 Hauptanwendungen von PFAS © Wasser 3.0
Innerhalb jeder Anwendung wurde für bestimmte Sektoren und Verwendungszwecke ein sofortiges Verbot von PFAS vorgeschlagen, da es überzeugende Beweise für technisch und wirtschaftlich machbare Alternativen gibt (z. B. Heimtextilien, Kochgeschirr für Verbraucher, Beschichtung von Windturbinenflügeln, der gesamte Kosmetiksektor, der gesamte Skiwachssektor und viele andere). In den Fällen, in denen PFAS im Rahmen anderer EU-Regelungen geregelt sind, sind die Ausnahmeregelungen nicht zeitlich begrenzt (z. B. Wirkstoffe in Pflanzenschutzmitteln und Human- und Tierarzneimitteln).
Was sind Fluorpolymere und warum werden sie getrennt von anderen PFAS betrachtet?
Viele Unternehmen behaupten, dass Fluorpolymere, eine bestimmte Untergruppe von PFAS, die Fluoratome direkt an ihr Kohlenstoff-Polymer-Grundgerüst gebunden haben, ein geringes Risiko für die menschliche Gesundheit und die Umwelt darstellen. Eine der Beschränkungsoptionen (RO2) sieht daher eine Ausnahmeregelung vor, die Fluorpolymere nur in Mischungen verbietet, deren Konzentration 50 ppm übersteigt. Dies ist jedoch ein sehr umstrittenes Thema. Die große Molekülgröße und die einzigartigen Eigenschaften von Fluorpolymeren unterscheiden sie von anderen PFAS (die oft weniger als 14 Kohlenstoffatome haben). Sie werden als nahezu chemisch inert, nicht benetzend, nicht klebend, biokompatibel und temperatur-, feuer- und wetterbeständig (Luft, Wasser, Sonnenlicht) beschrieben.
Die Gruppe der Fluorpolymere wird von Polytetrafluorethylen (PTFE), besser bekannt als Teflon, dominiert; es macht die Hälfte des Marktes aus und wird auch in Produkten wie Skiwachs, Autoinnenausstattung und Zahnseide verwendet. Nach Angaben der Industrie:
Chemische Struktur von PFAS und PFTE © Wasser 3.0
In der EU werden jährlich etwa 51.000 Tonnen Fluorpolymere hergestellt, weltweit sind es etwa 320.300 Tonnen. Häufig werden bei der Bewertung der Toxizität nur Fluorpolymer-Erzeugnisse (fertige Erzeugnisse, in denen Fluorpolymer-Produkte enthalten sind) berücksichtigt. Bei der Beurteilung der Toxizität eines Stoffes kann man jedoch nicht nur das Endprodukt betrachten, sondern muss auch die Produktion und die Entsorgung berücksichtigen.
PFAS entlang des Lebenszyklus von Fluorpolymeren
Niedermolekulare PFAS werden seit Jahrzehnten als Polymerverarbeitungshilfsmittel zur Herstellung vieler Fluorpolymere verwendet. In der Vergangenheit wurden in diesen Prozessen vor allem langkettige PFAS wie PFOA und PFNA verwendet, was zu einer hohen Exposition der Produktionsarbeiter und der Umwelt führte. Dies ist die Hauptursache für PFOA und PFNA, die heute weltweit in der Umwelt gefunden werden.
Eine Umweltverschmutzung kann auch während der Herstellung von fluorierten Polymeren zu Endprodukten oder durch die Entsorgung von Fluorpolymerabfällen auftreten (z. B. wird PTFE-Abfall aus Bearbeitungsvorgängen in Mikropulver (2-20 µm) aufgespalten). Die Entsorgung von Fluorpolymeren auf Mülldeponien birgt weitere Risiken - sie kann zu einer Verunreinigung durch Sickerwasser führen und auch Mikroplastik freisetzen, da Fluorpolymerpartikel durch Verwitterung und physikalische Belastung in Mikroplastik zerfallen. Mikroplastik auf Fluorpolymerbasis ist in der Umwelt äußerst langlebig und kann bei Abbauprozessen kurzkettige PFAS freisetzen.
Darüber hinaus beginnt sich PTFE bei Temperaturen von mehr als 450 ˚C zu zersetzen , wobei gefährliche Stoffe wie Flusssäure freigesetzt werden. Derzeit ist jedoch wenig darüber bekannt, ob herkömmliche Verbrennungsanlagen für feste Siedlungsabfälle Fluorpolymere zerstören können, ohne schädliche PFAS-Stoffe freizusetzen.
Wie sieht der Weg zur Reduktion von PFAS in der Umwelt aus?
Um die Freisetzung und Anreicherung von PFAS in der Umwelt, auch während des Lebenszyklus von Fluorpolymeren, zu vermeiden, müssen PFAS an der Quelle (d. h. an den Produktions- und Herstellungsstandorten) gestoppt werden, und es bedarf wirksamer Beschränkungen ihrer Produktion und Verwendung sowie neuer, innovativer Methoden zur wirksamen Entfernung von Mikroplastik auf Fluorpolymerbasis und nichtpolymeren PFAS aus Wasser und Abwasser.
Die von der ECHA vorgeschlagenen Beschränkungen sind ein wichtiger Schritt zum Ausstieg aus der Verwendung von PFAS. Die Umsetzung der vorgeschlagenen Beschränkungen wird die Unternehmen dazu zwingen, Alternativen zu finden. Die Aussage, dass Fluorpolymere "wenig bedenklich" sind und von den Beschränkungen ausgenommen sind, scheint jedoch auf der Grundlage der derzeitigen Erkenntnisse nicht zu rechtfertigen.
Fluorpolymere werden häufig nur auf der Grundlage ihrer Verwendungsphase bewertet; die Emissionen und Auswirkungen entlang des gesamten Lebenszyklus (Herstellung und Entsorgung) werden in der Regel vernachlässigt. Schädliche PFAS-Stoffe werden jedoch häufig sowohl bei der Herstellung als auch bei der Entsorgung freigesetzt, und viele neue kurzkettige PFAS-Stoffe, die zur Herstellung von Fluorpolymeren verwendet werden, haben sich als ebenso giftig erwiesen wie die Stoffe, die sie ersetzen. Daher muss bei der Entscheidung, wie mit Fluorpolymeren umgegangen werden soll, der gesamte Lebenszyklus berücksichtigt werden. Wenn sie nicht für alle nicht lebensnotwendigen Verwendungen eingeschränkt werden, führt die extreme Persistenz von Fluorpolymeren und Emissionen entlang der Wertschöpfungskette mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Exposition des Menschen und zu erhöhten Gesundheitsrisiken.
Derzeit werden jedoch weiterhin PFAS freigesetzt, insbesondere durch industrielle und kommunale Abwasserströme. Daher sind wirksame Nachweis- und Entfernungsmethoden von entscheidender Bedeutung, um ihr Eindringen in die Umwelt zu verstehen und zu verhindern.
Welche Rolle spielt Wasser 3.0 bei der Bekämpfung der PFAS-Kontamination?
In unseren Labors arbeiten wir am Nachweis von PFAS und führen Machbarkeitsstudien zu innovativen PFAS-Entfernungsansätzen, darunter unsere Wasser 3.0 PE-X®-Technologie, für verschiedene Verschmutzungsparameter und Wassereigenschaften durch und passen sie an die individuellen Anforderungen und den Dauerbetrieb an. Dabei berücksichtigen wir ökonomische, ökologische und soziale Parameter gleichermaßen und können den Aufbau und die Versuchsprotokolle und -geräte entsprechend den Daten und Informationen aus Batch- und Dauerbetriebsversuchen problemlos anpassen.
Umsetzungsschritte für die Entfernung von PFAS, von der Machbarkeitsstudie bis zur Anwendung von Mietmodellen vor Ort. © Wasser 3.0
Wenn Sie mehr über die Umsetzung unserer Analyse- und Beseitigungsmethoden erfahren und gegen die PFAS-Verschmutzung vorgehen möchten, können Sie hier mehr über unsere Angebote lesen. Sie können uns auch durch Sponsoring oder Spenden unterstützen.
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