Die Zerstörung von „Ewig-Chemikalien“ ist ein technologischer Wettlauf, der zu einer Multimilliarden-Dollar-Industrie werden könnte

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Wie zerstört man eine so hartnäckige Umweltverschmutzung, die den Spitznamen „Ewige Chemikalien“ trägt?

Diese Frage wollen Forscher und Unternehmen im ganzen Land beantworten, da die Vorschriften für PFAS oder Per- und Polyfluoralkylsubstanzen immer strenger werden und die Hersteller von Chemikalien mit einem Berg von Klagen konfrontiert sind.

Die Chemikalien befinden sich in Fast-Food-Verpackungen, Brandbekämpfungsschäumen, Antihaft-Kochgeschirr und Zahnseide. Sie werden in der Umwelt nicht leicht abgebaut, sie fließen leicht mit Wasser und die Forschung hat sie mit gesundheitlichen Auswirkungen wie Immun- und Fruchtbarkeitsproblemen und einigen Krebsarten in Verbindung gebracht.

Die Beseitigung der schädlichen Chemikalien ist „ein Multi-Milliarden-Dollar-Elefant vor uns“, sagte Corey Theriault, ein technischer Experte, der sich auf die PFAS-Behandlung beim Ingenieur- und Beratungsunternehmen Arcadis konzentriert.

PFAS wurden durch Verbrennung zerstört, aber es gibt Fragen darüber, wie gründlich die Verbrennung funktioniert, und das Verteidigungsministerium hat die Praxis der Verbrennung dieser Chemikalien eingestellt letztes Jahr.

Jeder, von kommunalen Wasserversorgern bis hin zu Fortune-100-Unternehmen, habe Interesse an den Technologien gezeigt, sagte Theriault. Das US Army Corps of Engineers bietet laut dem Ausschreibungsdokument der Regierung einen Vertrag über die Handhabung, Zerstörung und den Ersatz von PFAS-reichem Feuerlöschschaum im Wert von rund 800 Millionen US-Dollar an.

PFAS wurde in Konsumgütern wegen der dauerhaften Kohlenstoff-Fluor-Bindung, die die Glieder in „kurzkettigen“ und „langkettigen“ Versionen der Chemikalien bildet, so beliebt. Diese Bindungen helfen, Flecken, Wasser und Fett abzustoßen und gefährlichen Flammen den Sauerstoff zu entziehen.

Aber diese chemische Bindung ist auch außerordentlich schwer zu brechen.

Viele Methoden, die derzeit getestet werden, um PFAS zu beseitigen, wurden oft in anderen chemischen Reinigungen verwendet. Ingenieure versuchen, die Moleküle in modifizierten Schnellkochtöpfen zum Platzen zu bringen; spalten sie mit UV-Licht und energetisierten Zusätzen; die PFAS-Ketten mit Elektrizität aufbrechen oder Atome mit kaltem Plasma, einem geladenen und reaktiven Gas, auseinanderziehen.

Noch wird keine Technologie in großem Umfang eingesetzt, aber Theriault sagte, dass die am weitesten fortgeschrittenen in der Entwicklung in den nächsten sechs bis 18 Monaten fertig sein könnten.

Keine dieser Technologien wird jedoch eine kontaminierte Wasserquelle direkt behandeln. Erstens müsste das Wasser gefiltert werden, damit das PFAS in einem Konzentrat landet, das kostengünstiger zu behandeln ist, da in jeder Gallone mehr Chemikalien enthalten sind. Der Bundesstaat Minnesota setzt bereits eine Maschine ein, die PFAS aus kontaminiertem Grundwasser absaugt Grundwasser immer wieder zu Schaum rührenwo sich die Chemikalien ansammeln.

„Die Kosten pro zu behandelndem Flüssigkeitsvolumen für diese zerstörerischen Ansätze sind viel höher“, sagte Timothy Strathmann, Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Colorado School of Mines. Er entwickelt eine Zerstörungsmethode namens hydrothermale alkalische Behandlung oder HALT, die er als „einen Schnellkochtopf auf Steroiden“ beschrieb.

Die Notwendigkeit einer konzentrierten chemischen Suppe zum Experimentieren hat mindestens ein Dutzend Unternehmen dazu veranlasst, ihre Produkte nach Minnesota zu bringen, weil der Staat sie bereits mit seiner Filtermaschine herstellt, sagte Drew Tarara, Geologe und Programmmanager bei AECOM.

„Es fühlt sich an, als ob jeder versucht, einen Fuß in die Tür zu bekommen“, sagte Tarara.

Minnesota arbeitet mit AECOM zusammen, um neue PFAS-Technologien zu untersuchen. Die ersten sechs Monate dieser Pilotstudie kosteten 500.000 US-Dollar, schrieb die Sprecherin der Minnesota Pollution Control Agency, Andrea Cournoyer, in einer E-Mail.

Minnesota wird als nächstes das De-Fluoro-System verwenden, ein elektrochemisches Verfahren, das von AECOM vermarktet wird, um zu versuchen, das PFAS in seinem schaumigen Konzentrat zu zerstören.

Der Bundesstaat ist im östlichen Teil der Twin Cities mit einem jahrzehntelangen PFAS-Kontaminationsproblem konfrontiert, wo das in Maplewood ansässige Unternehmen 3M, einer der ursprünglichen PFAS-Entwickler und -Hersteller, das Grundwasser mit undichten Deponien und Deponien verunreinigte. Geld aus einem Rechtsstreit, den der Staat 2018 mit 3M beigelegt hat, zahlt für die Arbeit, die heute mit AECOM geleistet wird.

3M hat dies kürzlich angekündigt bis 2025 auf die Verwendung von Chemikalien in seinen Produkten verzichten. Aber die Herausforderung von Aufräumen, was bereits in die Umwelt gelangt ist Überreste.

Die De-Fluoro-Einheit befindet sich „noch sehr stark in der Felderprobung“, sagte Tarara. Die Einheit wird bis zu sechs Wochen lang auf der Mülldeponie von Washington County getestet, wo sie das gesammelte PFAS-Konzentrat des Staates verarbeiten wird, aber Tarara und Staatsbeamte waren vorsichtig bei der Beschreibung, was das De-Fluoro tun könnte. Rebecca Higgins, eine leitende Hydrogeologin bei MPCA, sagte der Star Tribune zuvor, dass De-Fluoro möglicherweise nur in der Lage sei, langkettige PFAS in kürzere Segmente zu zerbrechen, anstatt sie zu zerstören.

Staatsbeamte haben gesagt, dass sie auch andere Technologien testen wollen. Cournoyer schrieb, dass alle zusätzlichen Systeme gemäß den Beschaffungsregeln des Staates ausgewählt würden und die Beamten auch wissenschaftliche Literatur nach Berichten über andere Technologien durchsuchen würden.

Aber die Welt der PFAS-Zerstörung ist voll von proprietären Methoden und Geheimhaltungsvereinbarungen, was es schwierig macht, zu beurteilen, was tatsächlich funktioniert. Eine bemerkenswerte Ausnahme ist eine letztes Jahr in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie, in der Forscher die Chemikalien mit zwei anderen Verbindungen bei schwacher Hitze kochten. Aber die Methode befindet sich noch in der Laborerprobung.

Unternehmen wie Claros Technologies, ein in Minnesota ansässiges Startup, schweigen größtenteils darüber, wem genau die PFAS-Abfälle gehören, mit denen sie experimentieren, da diese Partner möglicherweise rechtliche Verpflichtungen haben. Das macht es schwierig, die angegebenen Ergebnisse des Unternehmens zu validieren: 99,9 % bis 99,99 % Zerstörung von PFAS, wenn es mit UV-Licht und einem Additiv behandelt wird.

Diese Tests für Claros werden auch nicht in von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschriften verifiziert, da der Prozess proprietär ist.

John Brockgreitens, Direktor für Forschung und Entwicklung bei Claros, sagte, das Unternehmen hoffe, eines Tages täglich Zehntausende Gallonen Flüssigkeit behandeln zu können. Er räumte jedoch ein, dass es schwierig sei, detaillierte Fragen zu den Ergebnissen der photochemischen Methode des Unternehmens zu beantworten.

„Wir sprechen mit Teams von Wissenschaftlern und sie fragen uns dasselbe“, sagte er. „Diese Linie zu gehen ist eine Herausforderung.“

Theriault, der sagte, seine Firma bleibe „agnostisch“, was die Technologien angeht, die sie ihren Kunden empfiehlt, sagte, Arcadis habe sich mit Claros zusammengetan und ihre Methode habe „definitiv ihr Versprechen gezeigt“, in mehr Anwendungen als einige andere Methoden nützlich zu sein.

„Es gibt keine Technologie, die es auf breiter Front vernichten könnte“, sagte Theriault.

Aber für die Gemeinden, die mit Umweltverschmutzung konfrontiert sind, können die Technologien nicht früh genug kommen, da die derzeitigen Abfallbehandlungsmethoden die Chemikalien nicht enthalten.

„Jede Deponie wird scheitern, egal wie sie gebaut ist“, sagte Rainer Lohmann, Direktor des STEEP-Labors der University of Rhode Island und eine Autorität für PFAS-Kontamination.

Viele Deponien akzeptieren keine Abfälle mehr, von denen bekannt ist, dass sie mit PFAS kontaminiert sind, sagten Quellen.

Und bis eine Regulierungsbehörde wie die Environmental Protection Agency Standards dafür festlegt, wie gründlich PFAS zerstört werden müssen, gibt es keinen offiziellen Maßstab für die neuen Technologien, sagte Lohmann.

„Zerstört es 95 Prozent? 99 Prozent? Was machst du mit dem Rest?“ sagte Lohmann.