Nieuwe methode ontwikkeld om sommige PFAS-stoffen op niet al te lompe wijze af te breken

GenX-grondstof FRD 903


Inleiding
De alomtegenwoordigheid, vanwege de onafbreekbaarheid, van poly- en perfluoralkylstoffen (PFAS) is afdoende gecommuniceerd, evenals de vele medische effecten. Het spul komt onder andere wereldwijd met regenwater naar beneden, wat de vraag oproept of je nog regenwater kunt drinken.

Wegens overbodigheid ga ik dit hier allemaal niet opnieuw vertellen.

De schadelijkheid komt van de vele koolstof-fluorbanden (C-F) in de stoffen. C-F banden hebben geen natuurlijke biologische functie en organismen hebben er daarom in de evolutie geen afbraakmechanismen voor ontwikkeld. Zie https://www.bjmgerard.nl/fluorhoudende-organische-molekulen-in-het-milieu-genx-en-fipronil/ en https://www.bjmgerard.nl/dark-waters-en-de-gevaarlijke-stoffen-wetgeving-in-de-vs-en-de-eu/ (de laatste over het bekende schandaal in West-Virginia waarover de film Dark Waters gemaakt is).

Niet alle fluorhoudende stoffen horen in de PFAS-familie. De fipronil van het eierenschandaal was geen PFAS en ook sommige geneesmiddelen bevatten fluor.
Het heet PFAS-stof als er een koolstofketen is waarvan de meeste of alle H-atomen vervangen zijn door fluoratomen. Vaak zit er een zuurgroep op het eind. PFOA (uit Dark Waters) bevat een keten  van acht C-atomen (vandaar de O van Octaan) waarvan alle H-atomen voor F-atomen vervangen zijn (vandaar de P van Per) en waar een gangbare organische zuurgroep aan het uiteinde zit (vandaar de A van Acid).
Die zuurgroep is van belang, omdat die de stof oplosbaar maakt in water waardoor hij zich veel makkelijker verspreiden kan.

Er zijn veel verschillende PFAS-verbindingen (rond de 9000) omdat de stoffen vaak ook erg nuttig zijn (bijvoorbeeld teflon). Ze zijn water- en vetafstotend en kunnen tegen hitte – reden waarom ze in blusschuim zitten. Het hoofdprobleem is dat hoe resistenter de verbinding is, hoe efficienter de toepassing is. Het is zoiets als de eenheid van de tegendelen uit de dialectische filosofie.
Of het dus ooit tot een algemeen verbod komt, moet blijken. Vooralsnog zie ik zelf meer heil in selectief toestaan binnen de EU.
Onlangs heeft bijvoorbeeld de Nederlandse brandweer besloten om PFAS-houdend blusschuim alleen nog in specifieke situaties door de beroepsbrandweer toe te staan.

Nu kan alles kapot, maar voor PFAS-stoffen betreft dat op dit moment lomp geweld, bijvoorbeeld verbranding bij hoge temperatuur, UV-straling of plasma-oxidatie.

Een mildere vernietingingsmethode
Een artikel in Science van 19 augustus 2022 beschrijft een nieuwe en beduidend mildere vernietigingsmethode die (tot nu toe) werkt bij een deel van de PFAS-stoffen. Het is een coproductie van geleerden in de VS en in de Volksrepubliek China (de wetenschap overbrugt opgefokte nationale tegenstellingen). Chemici die dit lezen kunnen terecht op https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/science.abm8868 , anderen raad ik het niet aan.

De overall-reactie

De methode lost de PFAS-stoffen die ervoor in aanmerking komen op in een mengsel van het organische oplosmiddel DMSO en in water met natronloog (7:1), en verhit het mengsel bij normale druk vele uren achtereen op 80 tot 120°C. Hoeveel uur, hangt van factoren af zoals de temperatuur (hogere temperatuur werkt sneller).
DMSO ( https://nl.wikipedia.org/wiki/Dimethylsulfoxide ) is een gangbaar en niet erg vergiftig industrieel oplosmiddel. Het wordt zelfs medisch gebruikt.

De geleerden weten tot in detail langs welke tussenstappen de reactie werkt.

Als het mengsel voldoende lang gesudderd heeft, zit zowel alle fluor in hanteerbare kleine moleculen en zit bijna alle koolstof in de vorm van lichte organische zuur-ionen (bijvoorbeeld het ion van mierenzuur).

Beperkingen en praktische bruikbaarheid
Het is goed ook even de rem te zetten op een eventueel enthousiasme.

  • De reactie werkt niet met alle PFAS-stoffen. De methode werkt tot dusver goed met moleculen die minstens vier koolstofatomen hebben en een gangbare -COOH – groep als kop ( -COOH zorgt bij veel organische stoffen voor een zuur karakter, zoals bij azijn en mierezuur). De stof PFOA uit Dark Waters valt in deze groep.
    Op PFOS-stoffen met een sulfonzuur als kop ( -SO3H) werkt het niet. De vergiftiging door 3M bij Antwerpen valt in deze categorie. Zie https://nl.wikipedia.org/wiki/PFOS-schandaal .
    Mogelijk nòg niet, want het onderzoek gaat vast en zeker verder.
  • De methode werkt slechts gedeeltelijk bij FRD 903, in de volksmond GenX. Daar weet de methode vooralsnog maar 41% van de fluor terug te winnen.
  • De methode werkt tot nu toe in het laboratorium, dus in ideale omstandigheden.
    Hoe men op deze wijze honderd kuub met PFAS vervuilde grond, waarin naast zand en klein nog allerlei  andere verbindingen zitten, wil reinigen, dat zie ik nog niet meteen. Misschien dat daar het oude lompe werk, minstens nog een tijd, de aangewezen weg blijft.
  • Drinkwaterbedrijven kunnen PFAS-stoffen uit het drinkwater halen met gangbare middelen als ionenwisselaars en actieve kool. Vroeg of laat zullen ze dat zelfs wel moeten.
    De PFAS is dan wel gescheiden van het drinkwater, maar niet vernietigd. Als je maar lang genoeg bezig bent, staat er een teiltje met opgeloste PFAS-stoffen in de kelders van het drinkwaterbedrijf. Dat teiltje zou waarschijnlijk, minstens voor een deel, met de nieuwe methode weggewerkt kunnen worden.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.