Zürich – Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) haben eine neue Methode entwickelt, um sogenannte Ewigkeitschemikalien abzubauen. Mithilfe der Piezokatalyse kann eine wichtige Untergruppe der gesundheitsschädlichen per- und polyfluorierten Alkylverbindungen in unschädliche Substanzen zerlegt werden.
Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) haben ein neues Verfahren entwickelt, um eine Untergruppe der gesundheitsschädlichen per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) abzubauen. Dabei handelt es sich um Perfluoroctansulfonate (PFOS), eine Gruppe von äusserst stabilen und toxischen Substanzen. Laut einer Mitteilung könnte die sogenannte Piezokatalyse unter Verwendung von Nanopartikeln und Ultraschall zukünftig eine effektive Alternative zu bestehenden Verfahren bieten. Diese sind jedoch bisher sehr aufwendig oder energieintensiv. Die neue Methode zeigt im Labor vielversprechende Ergebnisse, da mehr als 90 Prozent der PFOS-Moleküle in den Tests zersetzt wurden.
Chemikalien die eine enorm hohe Stabilität aufweisen und damit imprägnierend wirken oder hitzeresistent sind, sind in ihrer Verwendbarkeit sehr begehrt. Jedoch gelangen sogenannte PFAS mit ihrer Untergruppe den PFOS nach ihrer Verwendung über Mülldeponien oder industrielle Abwässer in die Umwelt, ohne abgebaut zu werden. Solche gesundheitsschädlichen Substanzen sind auch im menschlichen Blut nachweisbar und können dort unter anderem Krebs verursachen. Bisherige Methoden zum Abbau dieser stabilen Verbindungen sind nach Meinung der Forschenden um Salvador Pané i Vidal, Professor am Institut für Robotik und Intelligente Systeme an der ETH, unzureichend. Deshalb wollte das Team einen neuen Weg finden, um PFAS abzubauen.
„Das Hauptproblem besteht darin, dass die Moleküle aus langen Kohlenstoffketten bestehen, die von Fluoratomen umgeben sind. Diese Kohlenstoff-Fluor-Bindung ist so stark, dass man sehr viel Energie braucht, um sie aufzubrechen“, sagt Andrea Veciana, Doktorandin bei Pané i Vidal. Um die PFOS-Moleküle abzubauen, setzten die Forschenden erstmals die Piezokatalyse ein. „Wir haben Nanomaterialien entwickelt, die piezoelektrisch sind“, sagt Veciana. In einem Ultraschallbad laden sich die Partikel elektrisch auf und wirken als Katalysator. Durch die elektrische Ladung wird dann eine Kette von Reaktionen in Gang gesetzt, die die PFOS-Moleküle Stück für Stück abbaut. Bisher gelang dies im Labor mit Wasserproben von 50 Millilitern. „Die Skalierbarkeit unserer Methode ist eine der grössten Herausforderungen“, ergänzt Pané i Vidal. Die Forscher sind jedoch zuversichtlich und sehen in der Technologie auch Potenzial für das gesamte Spektrum der PFAS. ce/eb
