Abfallverbrennung zerstört PFAS nahezu vollständig

Beschichtete Pfannen, Pizzakartons, Coffee-to-go-Becher – viele Alltagsprodukte enthalten per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS). Die Industriechemikalien sorgen dafür, dass zum Beispiel Pizzakartons nicht durchweichen oder beschichtete Pfannen fettfrei bleiben.

Doch ihre Haltbarkeit hat einen hohen Preis: PFAS reichern sich in der Umwelt an, gelangen in Böden und Grundwasser und stellen so eine Gefahr für Mensch und Natur dar. Einige der über 10.000 bekannten PFAS-Verbindungen stehen im Verdacht, Organschäden und Krebserkrankungen zu verursachen.

Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nun untersucht, ob und wie gut diese Verbindungen in Hausmüllverbrennungsanlagen zerstört werden können. Das Ergebnis: Europäische Anlagen können die meisten Fluorpolymere nahezu vollständig abbauen. Die Studie wurde kürzlich im Fachmagazin Chemosphere veröffentlicht.

Tests bei unterschiedlichen Temperaturen

In Zusammenarbeit mit dem indischen Unternehmen Gujarat Fluorchemicals, einem Hersteller von Fluorpolymeren, hat ein Team unter Leitung von Hans-Joachim Gehrmann vom Institut für Technische Chemie (ITC) des KIT eine Reihe von Experimenten durchgeführt. Untersucht wurde die Effektivität von Müllverbrennungsanlagen bei der Zerstörung von Fluorpolymeren. Die Versuche fanden in der Pilotbrennkammer „BRENDA“ des KIT statt, einer Verbrennungsanlage, die mit einem Dampfkessel arbeitet und industrielle Bedingungen simuliert.

Das Forschungsteam analysierte, wie sich zwei unterschiedliche Verbrennungstemperaturen auf den Abbau der Fluorpolymere auswirken. Getestet wurde bei 860 Grad Celsius, wie sie in Hausmüllverbrennungsanlagen in Europa üblich sind, und bei 1.095 Grad Celsius, wie sie bei der Verbrennung gefährlicher Abfälle verwendet werden. In beiden Fällen betrug die Mindestverweilzeit der Abgase in der Brennkammer zwei Sekunden – ebenfalls ein Standardwert.

„Wir konnten zeigen, dass bei Verbrennungsbedingungen von 860 Grad Celsius und zwei Sekunden Verweilzeit ein fluorbezogener Abbaugrad von mehr als 99,99 Prozent erreicht werden kann“, erklärt Gehrmann. Das bedeutet, dass die Fluorpolymere unter diesen Bedingungen fast vollständig mineralisiert, also in einfache, unbedenkliche Verbindungen umgewandelt wurden. Dabei führte die höhere Temperatur von 1.095 Grad Celsius zu keinem signifikant besseren Abbau. „Das legt nahe, dass eine höhere Temperatur keinen wesentlichen Einfluss auf die Mineralisierung der Fluorpolymere hat“, so Gehrmann.

„Eine gute Nachricht“

Für die Versuche verwendeten die Wissenschaftler eine repräsentative Mischung von Fluorpolymeren, die etwa 80 Prozent der weltweit kommerziell genutzten Verbindungen abdeckt. Dazu gehören Polytetrafluorethylen (PTFE, auch unter dem Markennamen Teflon bekannt), Polyvinylidenfluorid (PVDF) sowie Perfluoralkoxy-Polymere (PFA) und Fluorkautschuk (FKM). Diese Stoffe wurden in der Verbrennungsanlage verbrannt und an verschiedenen Stellen des Prozesses beprobt: am Ausgang der Nachbrennkammer, nach dem Kessel und im Abgas am Kamin. Auch das Waschwasser und die Asche wurden untersucht.

Mithilfe analytischer Methoden, darunter die gekoppelte Gaschromatographie-Massenspektrometrie, konnten die PFAS in den Proben genau identifiziert und quantifiziert werden. „Die Ergebnisse sind eine gute Nachricht für eine quasi restlose Entsorgung von Fluorpolymeren über die Hausmüllverbrennung nach europäischen Standards“, betont Gehrmann.

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