Die Substanzen sind nützlich, aber gesundheitsschädlich und können von Organismen nicht abgebaut werden. Forscher haben eine neue Recycling-Methode entwickelt. Diese ermöglicht eine Wiederverwendung des wertvollen Fluors, zum Beispiel in Arzneimitteln.
Kosmetika, Kleidung, Kochgeschirr: Sogenannte Ewigkeits-Chemikalien stecken in zahlreichen Verbraucherprodukten. Diese Verbindungen sind extrem langlebig, weltweit in der Umwelt verbreitet und gelten als gesundheitsschädlich. Mit einem Verfahren lassen sich diese per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) nicht nur effizient abbauen. Wie sich zeigt, kann auch ein Großteil des darin enthaltenen Fluors zur weiteren Verwendung zurückgewonnen werden.
PFAS seien „beständige, sich in Organismen anreichernde und menschengemachte Schadstoffe, die aufgrund ihrer negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit die Aufmerksamkeit des öffentlichen und privaten Sektors auf sich gezogen haben“, schreibt die Gruppe um Véronique Gouverneur von der Universität Oxford aktuell in der Fachzeitschrift „Nature“.
Weil die Verbindungen wasser-, fett- und schmutzabweisend sind, werden sie für Outdoor-Textilien verwendet, außerdem für Kochgeschirr, etwa Teflon, für Papierbeschichtung oder Lebensmittelverpackungen. Und da PFAS chemisch sehr stabil sind und biologisch nicht abgebaut werden, können sich die Substanzen in Lebewesen anreichern, wenn sie in die Umwelt gelangen.
Zwar gibt es Verfahren zum Abbau der PFAS, bis hin zur Verbrennung, doch dabei geht das wertvolle Fluor verloren. Die nun vorgestellte Methode setzt auf Kaliumphosphatsalze. Eine Kugelmühle sorgt für das Zermahlen eines Gemischs aus diesen Salzen und den PFAS-Verbindungen.
Entdeckt wurde das Verfahren durch Zufall. Gouverneur und Kollegen wollten Fluorchemikalien aus dem Mineral Flussspat (Calciumfluorid) und einem Kaliumphosphatsalz gewinnen. Sie benutzten eine Kugelmühle aus Edelstahl und stellten fest, dass sie eine höhere Ausbeute an Fluorchemikalien erhielten, wenn die Dichtungsringe aus Teflon statt aus Gummi waren. Weitere Untersuchungen ergaben dann, dass das Fluor teilweise aus dem Teflon stammte.
Kaliumphosphatsalze können der Studie zufolge in Verbindung mit einer Kugelmühle unterschiedliche PFAS abbauen. Das Verfahren funktioniert demnach auch dann, wenn verschiedene PFAS in einem Mix vorliegen.
Die Wissenschaftler fanden auch heraus, dass bei der chemischen Reaktion mit Kaliumphosphat – im Gegensatz zu Kaliumdiphosphat – keine größeren Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid (CO₂) freiwerden. Somit ist die Nutzung von Kaliumphosphat klimafreundlicher. Die Kaliumphosphatsalze können zudem zurückgewonnen und wiederverwendet werden.
Vor allem lässt sich jedoch Fluor recyceln. Wenn die Forscher die Kugelmühle mit einer Frequenz von 35 Hertz schwingen ließen, erhielten sie nach drei Stunden Fluor in Form von Kaliumfluorid. „Die Rückgewinnung von Fluorid ist wichtig denn unsere Reserven von Flussspat, das etwa für die Herstellung lebensrettender Arzneien essenziell ist, gehen durch den umfangreichen Bergbau rasch zurück“, sagte Studienleiterin Gouverneur.
Dieses Verfahren beseitige nicht nur PFAS-Abfälle, sondern trage auch zu einer Fluor-Kreislauf-Chemie bei: Indem es dauerhafte Schadstoffe in wertvolle Fluorchemikalien umwandelt.
Stefan Parsch, dpa/lpi