Kan actieve kool gebruikt worden voor de verwijdering van PFAS en bestaat er zoiets als “PFAS kool”?

PFAS (per- en polyfluoralkylstoffen) vormen een complexe groep van duizenden door de mens gefabriceerde chemische verbindingen. Omwille van hun vet- en waterafstotende eigenschappen worden PFAS in tal van industriële producten en dagelijkse gebruiksgoederen toegepast, gaande van waterafstotende coatings over cosmeticaproducten tot blusschuim en voedselverpakkingen.

De typerende koolstof-fluor verbinding maakt PFAS zeer persistent, waardoor ze in het milieu en het menselijke lichaam nauwelijks tot niet afbreken (“forever chemicals”). Mede hierdoor kunnen ze schadelijk zijn voor mens en milieu.

PFAS bestaan uit een fluor-koolstofketen met aan één van de uiteinden een functionele groep, i.e. een carboxyl- of sulfongroep. De combinatie van de hydrofobe koolstof-fluor staart en de hydrofiele functionele groep zorgt voor unieke interacties met actieve kool. Onder de diverse adsorptiemechanismen zijn hydrofobe en elektrostatische interacties het meest bepalend.

PFAS zullen in vergelijking met andere organische moleculen veel minder vlot op actieve kool binden door de aanwezigheid van de fluoratomen. Een van de belangrijkste parameters die de adsorptie van PFAS op actieve kool beïnvloedt is de lengte van de hydrofobe koolstof-fluorketen. Deze beïnvloedt de bindingsenergie met het interne oppervlak van actieve kool. Wetenschappelijke studies én praktijkervaring tonen aan dat:

• Langere ketens (zoals PFOS en PFOA, met 8 koolstofatomen) een sterkere hydrofobe interactie hebben met het oppervlak van actieve kool
• Kortere ketens (zoals PFBA, met 4 koolstofatomen) veel minder efficiënt adsorberen, door zwakkere interacties en een hogere mobiliteit in water

De bindingsenergie neemt dus toe met de ketenlengte, wat betekent dat langere PFAS sterker en stabieler gebonden worden aan het kooloppervlak. Tevens worden PFAS moleculen met een sulfongroep tot 4 keer beter geadsorbeerd op actieve kool dan hun tegenhangers met hetzelfde aantal koolstofatomen maar met een carboxyl- in plaats van sulfongroep.

Algemeen kan gesteld worden dat PFAS minder gemakkelijk aan actieve kool hechten dan bijvoorbeeld BTEX, AOX of COD. Bij Cargen weten we dat PFAS verwijdering een nauwgezette opvolging vereist, net als een doorgedreven studie van de condities van het zuiveringsproces.

Neen. Elk type actieve kool uit het gamma van Cargen, geschikt voor de zuivering van water, zal sowieso ook PFAS uit het te zuiveren water adsorberen. Uiteraard zal hoogkwalitatieve kool verhoudingsgewijs meer PFAS adsorberen dan kool met een lagere kwaliteit.

Niet voor elke toepassing is echter steeds de hoogste kwaliteit (en dus de duurste) actieve kool nodig. Het is essentieel om gegevens van het project (samenstelling influent, onderlinge verhouding PFAS moleculen, debiet en contacttijd, duurtijd van het project, lozingsnormen, etc.) correct te combineren met de eigenschappen van de kool (poriënstructuur, oppervlaktechemie, etc.) en praktijkdata om zowel op vlak van efficiëntie als kost de beste actieve kool te selecteren.

Zo bieden we een oplossing die niet alleen werkt in het labo, maar ook in de praktijk, zonder klanten nodeloze kosten aan te rekenen.

PFAS verwijderen via actieve kool is perfect mogelijk. Het verwijderingsrendement is echter sterk afhankelijk van de ketenlengte van de PFAS verbindingen en de projectparameters. Een gerichte selectie van actieve kool op basis van het aanwezige type PFAS en de toepassingsmodaliteiten is essentieel voor een effectieve én (kosten)efficiënte oplossing in de praktijk.