Kann Aktivkohle zur Entfernung von PFAS eingesetzt werden, und gibt es so etwas wie PFAS-Kohle?

PFAS (Per- und Polyfluoralkylsubstanzen) bilden eine komplexe Gruppe von Tausenden von vom Menschen hergestellten chemischen Verbindungen. Aufgrund ihrer fett- und wasserabweisenden Eigenschaften werden PFAS in zahlreichen Industrieprodukten und alltäglichen Konsumgütern eingesetzt, von wasserabweisenden Beschichtungen und Kosmetikprodukten bis hin zu Löschschaum und Lebensmittelverpackungen.

Die typische Kohlenstoff-Fluor-Bindung macht PFAS sehr persistent, was bedeutet, dass sie in der Umwelt oder im menschlichen Körper kaum oder gar nicht abgebaut werden (Ewigkeitschemikalien). Dies ist einer der Gründe, warum sie schädlich für Mensch und Umwelt sein können.

PFAS bestehen aus einer Kohlenstoff-Fluor-Kette mit einer funktionellen Gruppe an einem Ende, d. h. einer Carboxyl- oder Sulfonatgruppe. Die Kombination des hydrophoben Kohlenstoff-Fluor-Schwanzes und der hydrophilen funktionellen Gruppe erzeugt einzigartige Wechselwirkungen mit Aktivkohle. Unter den verschiedenen Adsorptionsmechanismen sind hydrophobe und elektrostatische Wechselwirkungen die wichtigsten.

Im Vergleich zu anderen organischen Molekülen binden PFAS aufgrund der Anwesenheit von Fluoratomen deutlich schlechter an Aktivkohle. Einer der wichtigsten Parameter, der die Adsorption von PFAS an Aktivkohle beeinflußt, ist die Länge der hydrophoben Kohlenstoff-Fluor-Kette. Diese beeinflußt die Bindungsenergie mit der inneren Oberfläche der Aktivkohle. Wissenschaftliche Studien und praktische Erfahrungen zeigen, dass:

• Längere Ketten (wie PFOS und PFOA, mit 8 Kohlenstoffatomen) eine stärkere hydrophobe Wechselwirkung mit der Oberfläche der Aktivkohle haben.
• Kürzere Ketten (wie PFBA, mit 4 Kohlenstoffatomen) aufgrund schwächerer Wechselwirkungen und höherer Mobilität in Wasser viel weniger effizient adsorbieren.

Die Bindungsenergie nimmt also mit der Kettenlänge zu, was bedeutet, dass längere PFAS stärker und stabiler an die Kohleoberfläche gebunden werden. Zudem werden PFAS-Moleküle mit einer Sulfonatgruppe bis zu 4-mal besser an Aktivkohle adsorbiert als ihre Gegenstücke mit der gleichen Anzahl von Kohlenstoffatomen, aber mit einer Carboxylgruppe.

Allgemein lässt sich sagen, dass PFAS weniger leicht an Aktivkohle haften als beispielsweise BTEX, AOX oder CSB. Bei Cargen wissen wir, dass die PFAS-Entfernung eine sorgfältige Überwachung sowie eine eingehende Untersuchung der Bedingungen des Reinigungsprozesses erfordert.

Nein. Jeder Aktivkohletyp aus dem Sortiment von Cargen, der für die Wasseraufbereitung geeignet ist, wird auch PFAS aus dem zu reinigenden Wasser adsorbieren. Natürlich adsorbiert hochwertige Kohle mehr PFAS als Kohle geringerer Qualität.

Nicht jede Anwendung erfordert jedoch die höchste Qualität (und damit die teuerste) Aktivkohle. Es ist entscheidend, Projektdaten (Zusammensetzung des Zulaufs, das relative Verhältnis der einzelnen PFAS-Verbindungen, Durchflussrate und Kontaktzeit, Projektdauer, Einleitungsstandards usw.) korrekt mit den Eigenschaften der Kohle (Porenstruktur, Oberflächenchemie usw.) und Praxisdaten zu kombinieren, um die beste Aktivkohle sowohl hinsichtlich Effizienz als auch Kosten auszuwählen.

So bieten wir eine Lösung an, die nicht nur im Labor, sondern auch in der Praxis funktioniert, ohne dem Kunden unnötige Kosten zu verursachen.

Obwohl nicht selbstverständlich, ist die Entfernung von PFAS über Aktivkohle durchaus möglich. Der Entfernungsgrad hängt jedoch stark von der Kettenlänge der PFAS-Verbindungen und den Projektparametern ab. Eine gezielte Auswahl der Aktivkohle auf der Basis des vorhandenen PFAS-Typs und der Anwendungsbedingungen ist für eine effektive und kosteneffiziente Lösung in der Praxis unerlässlich.