Forscher der Rice University haben eine innovative Lösung für ein drängendes Umweltproblem entwickelt: die Entfernung und Zerstörung von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS), auch bekannt als „ewige Chemikalien“. Eine Studie unter der Leitung von James Tour , TT und WF Chao Professor für Chemie und Professor für Materialwissenschaften und Nanotechnik, und der Doktorandin Phelecia Scotland stellt eine Methode vor, die nicht nur PFAS aus Wassersystemen entfernt, sondern auch Abfälle in hochwertiges Graphen umwandelt und so einen kostengünstigen und nachhaltigen Ansatz zur Umweltsanierung bietet.
PFAS sind synthetische Verbindungen in verschiedenen Konsumgütern, die aufgrund ihrer Hitze-, Wasser- und Ölbeständigkeit geschätzt werden. Beispielsweise sind sie in Outdoor- und Funktionskleidung enthalten. Aufgrund ihrer chemischen Stabilität bleiben sie jedoch in der Umwelt persistent, verunreinigen die Wasserversorgung und bergen erhebliche Gesundheitsrisiken, darunter Krebs und Störungen des Immunsystems. Herkömmliche Methoden der PFAS-Entsorgung sind kostspielig, energieintensiv und erzeugen häufig Sekundärschadstoffe. Daher sind innovative, effizientere und umweltfreundlichere Lösungen erforderlich.
Das Forschungsteam nutzt Flash-Joule-Heizung (FJH), um diese Herausforderungen zu bewältigen. Durch die Kombination von körniger Aktivkohle (GAC), gesättigt mit PFAS, und Mineralisierungsmitteln wie Natrium- oder Calciumsalzen erzeugten die Forscher durch Hochspannung in weniger als einer Sekunde Temperaturen von über 3.000 Grad Celsius. Die intensive Hitze spaltet die starken Kohlenstoff-Fluor-Bindungen in PFAS auf und wandelt sie in inerte, ungiftige Fluoridsalze um. Gleichzeitig wird die GAC zu Graphen recycelt, einem wertvollen Material, das in Branchen wie der Elektronik und dem Bauwesen Verwendung findet.
Die Forschungsergebnisse zeigten eine Defluorierungseffizienz von über 96 % und eine 99,98-prozentige Entfernung von Perfluoroctansäure (PFOA), einem der häufigsten PFAS-Schadstoffe. Analytische Tests bestätigten, dass die Reaktion nicht nachweisbare Mengen schädlicher flüchtiger organischer Fluoride erzeugte, ein häufiges Nebenprodukt anderer PFAS-Behandlungen. Das Verfahren eliminiert zudem den Sekundärabfall, der mit herkömmlichen Entsorgungsmethoden wie Verbrennung oder Deponierung verbrauchter Aktivkohle verbunden ist.
Originalpublikation
Nature Water DOI 10.1038/s44221-025-00404-z
