AquaCarb - Rückgewinnung von Aktivkohle-Partikeln aus In-situ-Adsorptionsbarrieren zur ressourceneffizienten Sanierung von PFAS-kontaminiertem Grundwasser

Die Bewirtschaftung von Grundwasser steht vor wachsenden Herausforderungen, insbesondere durch PFAS-Verunreinigungen, die aufgrund ihrer hohen Stabilität und Toxizität weltweit in allen Umweltkompartimenten verbreitet sind. Durch zunehmendes öffentliches und politisches Bewusstsein steigt der Bedarf an effektiven Sanierungstechnologien.

Derzeit dominiert das Pump&Treat-Verfahren, bei dem PFAS mit Aktivkohle aus dem Grundwasser entfernt werden. Dieses Vorgehen ist jedoch kosten- und energieintensiv und oft über Jahrzehnte notwendig. Eine vielversprechende Alternative sind In-situ-Adsorptionsbarrieren auf Basis kolloidaler Aktivkohle, die direkt in den Aquifer injiziert wird. Sie ermöglichen eine gezielte, ressourcenschonende Schadstoffrückhaltung und haben sich in Feldversuchen bereits als wirksam erwiesen. Ein ungelöstes Problem bleibt jedoch der langfristige Umgang mit der im Untergrund angereicherten, PFAS-beladenen Aktivkohle. Umweltveränderungen können zur Desorption und Remobilisierung führen. Wiederholte Injektionen frischer Sorbentien verschieben das Problem lediglich in die Zukunft.

In AquaCarb soll eine innovative, technologische, energie- und ressourceneffiziente Lösung zum langfristigen Umgang mit In-situ-Adsorptionsbarrieren bzw. deren Regeneration entwickelt werden. Im Sinne der Etablierung einer Kreislaufwirtschaft wird damit eine dem Sanierungskonzept „In-situ-Adsorptionsbarriere“ aktuell noch inhärente und für EntscheidungsträgerInnen höchstrelevante Lücke geschlossen. Prinzipiell sind In-situ-Adsorptionsbarrieren im Vergleich zu konventionellen Ansätzen (z.B. P&T) ressourcen- und energieeffiziente Maßnahmen zur Immobilisierung von PFAS in entsprechend belasteten Aquiferen. Trotz der zahlreichen Vorteile birgt dieses Sanierungskonzept aktuell jedoch noch die ungeklärte Frage nach dem langfristigen Umgang mit der In-situ-Adsorptions-barriere, wenn entweder deren Adsorptionskapazität erschöpft ist oder der ursprüngliche Schadens-herd nicht mehr vorhanden ist. Bei beiden Szenarien muss mit einem Wiederanstieg der PFAS-Konzen-trationen im abstromigen GW gerechnet werden, was kontraproduktiv für das ursprüngliche Sanierungsziel ist. Eine Lösung für dieses Problem ist von grundlegender Bedeutung angesichts des hohen und in naher Zukunft mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit noch deutlich steigenden Bedarfs an Sanierungsmaßnahmen zur Behandlung von PFAS-Schadensfällen (The Forever Pollution Project, 2023). Durch das Schließen dieser aktuellen Lücke im langfristigen Umgang von AK-basierten In-situ-Adsorptionsbarrieren steht den EntscheidungsträgerInnen ein in sich geschlossenes Sanierungs-konzept zur Verfügung, dass aufgrund der zahlreichen Vorteile gegenüber konventionellen Sanierungskonzepten – allen voran: Kosten-, Ressourcen- und Energieeffizienz– eine Behandlung von PFAS-Schadensfällen zu deutlich geringeren Kosten bietet.

In AquaCarb wird auf Laborskala mit unterschiedlichen Komplexitätsebenen ein innovatives techno-logisches Verfahren entwickelt, optimiert und im Feldeinsatz getestet. Ziel des Verfahrens ist die gezielte Rückgewinnung der vormals in den Aquifer injizierten AK-Partikel bzw. der an den AK-Partikeln adsorbierten PFAS-Fracht. Es werden weiterhin Verfahren untersucht, die möglichst energie- und kosteneffiziente und ökologisch verträgliche Ansätze bieten, die die erfolgreich rück-gewonnenen AK-/PFAS-Moleküle zerstören bzw. die AK-Partikel für einen erneuten Einsatz als Adsorber regenerieren. Eine in AquaCarb entwickelte wirtschaftliche Anwendung zur kontrollierten Remobilisierung der Schadstofffracht kann im Anschluss in einer gewerblichen Anwendung verwertet werden.

Ansprechpartner:

Dr. Sarah Sühnholz; Dr. Anett Georgi

Projektpartner:

UFZ- Department Technische Biogeochemie

Universität Wuppertal Forschungsgruppe Boden- und Grundwassermanagement

Intrapore GmbH 

Finanzierung:

Förderung durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen im Rahmen des EFRE/JTF-Programms NRW 2021-2027