ZeoPFAS - Vor-Ort regenerierbare Zeolith-Adsorber zu Entfernung von per- und polyflourierten Chemikalien (PFAS) aus Abwässern
Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass PFAS (Per- und Polyfluorierte Alkylsubstanzen) durch die konventionellen Abwasserbehandlungsverfahren, wie in kommunalen Kläranlagen, kaum bis gar nicht zurückgehalten oder abgebaut werden. Einmal in die Umwelt gelangt, verbreiten sich PFAS über den Wasserkreislauf der Erde ubiquitär. Um die Exposition von Menschen und Umwelt gegenüber PFAS so weit wie möglich zu reduzieren, sind vor allem Maßnahmen zur Vermeidung neuer Emissionen, wie z.B. durch die Einleitung von PFAS-haltigen Abwässern, zu unterbinden. Im Vergleich zur Kontrolle von Trinkwasser ist die Einleitung von PFAS-haltigen Industrieabwässern derzeit kaum reguliert. In der Zukunft ist mit einer Verschärfung der Richtlinien zu rechnen. Dadurch wird die Nachfrage nach effizienten Technologien zur Entfernung der persistenten PFAS aus kontaminierten Wässern stark steigen.
Nach derzeitigem Stand der Technik werden bevorzugt Aktivkohle oder Ionenaustauscher für die Abtrennung von PFAS aus Abwässern eingesetzt, die jedoch teilweise wenig effizient und mit hohen Kosten für die Entsorgung verbunden sind. Im Projekt ZeoPFAS entwickeln wir eine neuartige Behandlungsstrategie für PFAS-haltige Wässer. Das Verfahren beruht auf dem Einsatz von Zeolithen als vor-Ort regenerierbare, stabile und effiziente anorganische Adsorbermaterialen. Die Kombination der Anreicherung von PFAS auf dem Zeolithen und der Regeneration des beladenen Zeoliths vor-Ort mittels wärmeaktiviertem Persulfat stellt eine effektive Behandlungsmethode zur Reinigung von PFAS-haltigen (Ab)wässern dar. Dabei werden polyfluorierte Verbindungen und perfluorierte Carbonsäuren durch die gebildeten Sulfatradikale vollständig mineralisiert. Das Verfahren ist vom UFZ patentiert (Patent: EP3873659 (EU); US12017200 (USA).
Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens wird am Beispiel von Galvanikabwässern getestet. Derzeit wird vorwiegend die teilfluorierte 6:2Fluortelomersulfonsäure (H4PFOS) im Verchromungsprozess als Netzmittel verwendet. Wie bereits für PFOS in der Vergangenheit beobachtet, ist ein Ausbluten aus den Anlagen selbst nach Stopp des Einsatzes von H4PFOS zu erwarten, so dass eine spezifische Abwasserreinigung auch langfristig für die Galvanik notwendig sein wird.
Im Rahmen des Projekts ZeoPFAS werden in Batch- und Säulenversuchen im Labormaßstab unter Verwendung von realem Standortwasser der Firma Winning Plastics – Diepersdorf GmbH der Abbau von H4PFOS untersucht und die Operationsbedingungen für den Standort optimiert. Dabei kommt ein in Bitterfeld hergestellter Zeolith der Clariant Produkte GmbH zum Einsatz. Im Up-Scaling wird eine Pilotanlage im technischen Maßstab im Vergleich zu granulärer Aktivkohle (jeweils ca. 20 L Adsorbervolumen) betrieben und wichtige Leistungsparameter, wie Reinigungseffizienz des Adsorptionsschritts, Vollständigkeit des Abbaus in der Persulfatregenerierung sowie Leistungsfähigkeit des regenerierten Zeoliths in der Wiederverwendung ermittelt.
Ansprechpartner:
Dr. Ariette Schierz; Dr. Anett Georgi
Projektpartner:
UFZ- Department Technische Biogeochemie
Diepersdorf Plastic Manufacturing GmbH (DIE-PM)
mit Unterstützung durch Clariant Produkte GmbH – Werk Bitterfeld (Zeolithbereitstellung) und eneotech Umwelt GmbH (Anlagenbau)
Finanzierung:
Tranfun (UFZ internal funding programme)
