Per- en polyfluoralkyl stoffen, beter bekend als PFAS, zijn schadelijke stoffen die bekend staan als “forever chemicals” of “eeuwige chemicalien” omdat ze zo moeilijk af te breken zijn. Er is een techniek in ontwikkeling om PFAS af te breken door ze met kracht te vermalen met metalen kogels in een bewegende container, maar voor deze techniek zijn corrosieve additieven nodig. Nu melden onderzoekers in Environmental Science & Technology Letters een nieuw soort additief voor het zogenaamde “ball milling” dat PFAS volledig afbreekt onder normale omstandigheden.
PFAS verontreiniging is een wijd verspreid probleem, vooral ook voor de bodem in de buurt van afvalstortplaatsen, productielocaties en faciliteiten waar vaak blusschuim wordt gebruikt. Momenteel beveelt het U.S. Environmental Protection Agency aan om deze stoffen te verbranden, maar de vraag blijft of deze energie-intensieve methode verontreiniging van het milieu effectief kan voorkomen.
PFAS afbreken door vermalen
Een andere optie is kogelvermaling, een proces waarbij PFAS en additieven met hoge snelheid worden gemengd met metalen kogels. Door botsingen tussen de kogels en de additieven ontstaan vastestofreacties die de koolstof-fluorverbindingen van PFAS verbreken en omzetten in minder schadelijke producten. Een gangbaar additief voor dit proces is kaliumhydroxide (KOH), maar dat vormt problematische klonters en is corrosief.
Om deze beperkingen te overwinnen, wendden Yang Yang en collega’s zich tot boornitride, een piëzo-elektrisch materiaal dat gedeeltelijke elektrische ladingen genereert en elektronen kan opnemen wanneer het door mechanische krachten wordt vervormd. Zij melden nu een kogelmolenproces dat boornitride gebruikt als een niet-corrosief additief om te reageren met PFAS en dit te vernietigen.
Proef geslaagd
Als proef voor het nieuwe additief vermaalde het team twee oude PFAS-verbindingen met boornitride en analyseerde de producten geanalyseerd. Door de verhouding tussen boornitride en PFAS te optimaliseren, verwijderde het team de fluoratomen bijna volledig uit PFAS in vier uur bij omgevingstemperatuur en -druk, waardoor het effectief werd vernietigd. De methode kon ook 80% van de bekende PFAS afbreken uit met blusschuim vervuilde bodems. Dat duurde zes uur.
In beide experimenten bleek PFAS afbreken met boornitride efficiënter af dan wanneer KOH werd gebruikt. Verdere analyses suggereren dat boornitride elektronen en fluoratomen van PFAS aanneemt, die vervolgens uiteenvallen in fluoralkyl radicalen die reageren met zuurstof of andere radicalen om uiteindelijk onschadelijke mineralen te produceren. Deze nieuwe methode zou de deur kunnen openen voor toekomstige saneringsmogelijkheden, die op mechanische verwerking zijn gebaseerd, aldus de onderzoekers.
