Volgens een hoogleraar organische scheikunde kan de nieuwe methode in de toekomst in waterzuiveringsinstallaties gebruikt worden. Dit is een waterzuiveringsinstallatie in Wrocław, Polen.

Sommige ’eeuwige chemicaliën‘ zijn toch afbreekbaar

Waar het afbreken van de ’eeuwige chemicaliën‘ PFAS vroeger moeizaam ging en energie vrat, blijkt nu uit onderzoek dat drie onschadelijke middelen een kettingreactie op gang kunnen brengen die sommige extreem persistente PFAS-moleculen kan afbreken.

Waar het afbreken van de ’eeuwige chemicaliën‘ PFAS vroeger moeizaam ging en energie vrat, blijkt nu uit onderzoek dat drie onschadelijke middelen een kettingreactie op gang kunnen brengen die sommige extreem persistente PFAS-moleculen kan afbreken.

Shutterstock

Lijnzaadolie, wat warmte en een bijproduct van de papierproductie.

Het klinkt niet bepaald als een vondst waarvoor je iedereen op gebak zou trakteren.

Maar de combinatie van de drie componenten blijkt bijzonder effectief te zijn in het afbreken van sommige ’eeuwige chemicaliën‘: PFAS (poly- en perfluoralkylstoffen).

Om PFAS af te breken had je voorheen een extreem hoge druk of temperaturen tot 1000 °C nodig, maar met de nieuwe methode is dat nog maar rond de 120 °C.

De methode vreet daarom veel minder energie dan de huidige manieren. En de afvalstoffen die ontstaan als de PFAS met de nieuwe methode worden afgebroken, zijn onschadelijker.

Volgens Lutz Ahrens, hoogleraar organische chemie aan de Zweedse landbouwuniversiteit, zal de methode echter niet gebruikt kunnen worden voor de afbraak van PFAS die al in de natuur zijn verspreid.

‘Maar ze zou op industriële schaal gebruikt kunnen worden – bijvoorbeeld in fabrieken die PFAS-chemicaliën produceren. Misschien zelfs bij waterzuiveringsinstallaties die drinkwater en afvalwater reinigen,’ legt hij uit aan Wetenschap in Beeld.

Onderzoekers brengen kettingreactie op gang

PFAS – koolstof-fluorverbindingen – behoren tot de sterkste chemische verbindingen in de natuur.

De chemicaliën zijn bedoeld om water-, vet- en olieafstotend te zijn, maar in de praktijk bewijzen ze zo slijtvast te zijn dat ze niet op natuurlijke wijze afgebroken kunnen worden – noch door de afbraaksystemen van het lichaam, noch in grote ecosystemen over de hele wereld.

Maar door een achilleshiel in de chemische verbinding aan te vallen, zijn de wetenschappers erin geslaagd de koolstof-fluorverbindingen op te breken.

Ze hebben niet de plek aangepakt waar de verbinding het sterkst is in het molecuul, maar het buitenste deel van de chemische stof – een hydroxide-ion – losgemaakt van de rest van het molecuul.

Hierdoor ontstaat een chemische kettingreactie waardoor het molecuul uit elkaar valt tot kleinere chemische componenten.

De onderzoekers slaagden er onder meer in het PFAS-type perfluoroctaanzuur (PFOA) af te breken door het hydroxide-ion aan het eind van de structuur los te koppelen van de rest van het molecuul. Rood: zuurstof, wit: waterstof, grijs: koolstof, groen: fluor.

De onderzoekers slaagden er onder meer in het PFAS-type perfluoroctaanzuur (PFOA) af te breken door het hydroxide-ion aan het eind van de structuur los te koppelen van de rest van het molecuul. Rood: zuurstof, wit: waterstof, grijs: koolstof, groen: fluor.

© Shutterstock

De methode breekt als eerste PFAS af met chemie

Volgens Lutz Ahrens is het juist de chemische kettingreactie die het onderzoek interessant maakt.

‘Maar vergeet niet dat het onderzoek in een laboratorium is gedaan, waar de onderzoekers het experiment uitvoerden in schoon water met een hoge concentratie PFAS. Nu moeten ze gaan kijken of de methode net zo effectief werkt met een monster uit de echte wereld, waar het water ook andere chemische verbindingen bevat.’

‘Chemische zuivering is namelijk kwetsbaarder dan het gebruik van hitte en druk om de verontreiniging af te breken. Als je de oplossing die de onderzoekers in de methode gebruikten gewoon in een stuk grond of een meer met PFAS-verontreiniging giet, zal het ook reageren met andere stoffen dan alleen PFAS,’ legt hij uit.

‘En het is slechts getest op 10 typen PFAS van de 5000 waarvan we weten dat ze bestaan. We hebben dus geen oplossing die PFAS altijd en overal afbreekt. Maar als we PFAS kunnen filteren en ze in hoge concentraties naar een zuiveringsinstallatie leiden, zal het met deze methode veel goedkoper en energiezuiniger zijn om ervan af te komen.’