Ewigkeitschemikalien im Wasser: Forschende knacken PFAS-Bindungen mit UV-Licht

Ewigkeitschemikalien im Wasser: Wie ein neues Material PFAS mit UV-Licht zerlegt Ein winziger Schwamm aus Kohlenstoff, ein spezieller Katalysator und UV-Licht: Mit dieser ungewöhnlichen Kombination ist Forschenden aus China ein bemerkenswerter Fortschritt gelungen. Im Labor konnten sie besonders widerstandsfähige Schadstoffe im Wasser chemisch angreifen. Das könnte neue Wege eröffnen, sogenannte Ewigkeitschemikalien nicht nur einzufangen, sondern tatsächlich abzubauen.

Warum Filtern allein nicht reicht PFAS – per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen – stecken unter anderem in bestimmten wasser- oder fettabweisenden Beschichtungen. Ihre besondere Eigenschaft ist zugleich ihr Problem: Viele dieser Verbindungen bleiben ausgesprochen lange in der Umwelt erhalten. Einige können sich zudem im menschlichen Körper anreichern.

Mit Aktivkohle lassen sich bestimmte PFAS aus Wasser entfernen. Doch damit sind sie nicht zerstört, sondern zunächst nur im Filter gebunden. Besonders kleine, kurzkettige PFAS sind schwer einzufangen. Eine Technik, die ihre Moleküle tatsächlich zerlegt, wäre deshalb ein wichtiger Fortschritt.

Ein Reaktionsraum, kleiner als ein Staubkorn Das Forschungsteam von Hochschulen in Wuxi und Nanjing entwickelte dafür ein Verbundmaterial aus Graphen-Aerogel und einem lichtaktiven metallorganischen Gerüst. Das Aerogel ist extrem porös und bietet den PFAS zahlreiche Andockstellen.

Unter UV-Licht bildet der eingelagerte Katalysator zwei Arten hochreaktiver Teilchen: Elektronen und sogenannte Hydroxylradikale.

Das Besondere: In den winzigen Hohlräumen treffen Schadstoffe und Reaktionspartner direkt aufeinander. Mehrere chemische Schritte können nacheinander stattfinden. Dieser Effekt heißt „Nanokonfinement“ – vereinfacht gesagt: Chemie auf engstem Raum.

Im Labor wurden über 90 Prozent des Fluors abgespalten Nach zwölf Stunden UV-Bestrahlung waren bei Perfluoroctansäure (PFOA) 90,2 Prozent des gebundenen Fluors abgespalten . Bei zwei untersuchten kurzkettigen PFAS lag die Entfluorierung bei 65,3 beziehungsweise 51,8 Prozent.

Besonders aufschlussreich: Im Vergleich zu einem Versuchsaufbau ohne die räumliche Einengung stieg die Entfluorierung bei PFOA von 58,4 auf 90,2 Prozent.

Die Zahlen sind bemerkenswert. Allerdings bedeuten sie weder, dass sämtliche PFAS verschwunden sind, noch dass das behandelte Wasser automatisch trinkbar wäre.

Vielversprechend, aber noch keine fertige Kläranlage Bis zum Einsatz außerhalb des Labors sind wichtige Fragen offen: Wie zuverlässig arbeitet das Material in echtem Abwasser mit vielen anderen Inhaltsstoffen? Wie lange hält der Katalysator? Und wie viel Energie benötigt das UV-Licht?

Die gute Nachricht steckt deshalb nicht in einem versprochenen Wundermittel, sondern in einem neuen Ansatz: PFAS müssen nicht zwangsläufig nur aus Wasser herausgefiltert werden. Ihre schwer angreifbaren Bindungen lassen sich unter geeigneten Bedingungen tatsächlich aufbrechen.

Damit könnte die Forschung langfristig helfen, eines der hartnäckigsten Umweltprobleme anzugehen – nicht indem wir Schadstoffe lediglich an einem anderen Ort sammeln, sondern indem wir sie chemisch zerlegen.