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PFAS aus Wasser entfernen: Beseitigung von Ewigkeitschemikalien mit BDD-Elektrolyse

Titelbild PFAS
Bild von Marina Wendler
Marina Wendler

PFAS zählen zu den hartnäckigsten Umweltproblemen unserer Zeit: Sie stecken in Alltagsprodukten wie Kochgeschirr, Teppichen oder Imprägnierungen und können über Abwasser, Böden und Industrieprozesse in unsere Wasserströme und Körper gelangen. Warum klassische Filtration oft nur verlagert statt löst – und wie BDD-Elektrolyse von pro aqua bei der gezielten PFAS-Sanierung helfen kann, zeigt dieser Artikel.

PFAS – die sogenannten Ewigkeitschemikalien – sind wasser-, fett- und schmutzabweisend, chemisch extrem stabil und kommen in zahlreichen industriellen Anwendungen und Alltagsprodukten vor. Genau diese Eigenschaften machen sie nützlich – und problematisch zugleich.

Denn PFAS bauen sich in der Umwelt kaum ab. Sie können über Abwasser, Industrieemissionen, Deponien, Löschschäume, kontaminierte Böden oder belastete Produktionsstandorte in Grundwasser, Oberflächenwasser und Trinkwasser – und letztendlich auch dauerhaft in den Organismus von Lebewesen gelangen. In Europa wächst der regulatorische Druck deutlich: PFAS werden zunehmend überwacht, Grenzwerte werden verschärft und Unternehmen, Kommunen und Betreiber technischer Anlagen müssen sich mit der Frage beschäftigen, wie PFAS aus Wasserströmen tatsächlich entfernt oder zerstört werden können.

pro aqua bietet dafür eine technologische Lösung: Bor-dotierte Diamantelektroden, kurz BDDE, zur elektrochemischen Behandlung PFAS-belasteter Wässer. Der entscheidende Unterschied zu vielen klassischen Verfahren: PFAS werden nicht nur aus einem Wasserstrom herausgefiltert und an anderer Stelle konzentriert. Unter geeigneten Prozessbedingungen können PFAS elektrochemisch abgebaut werden.

PFAS im Trinkwasser: Warum Ewigkeitschemikalien ein wachsendes Problem sind

PFAS steht für per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen. Es handelt sich nicht um eine einzelne Chemikalie, sondern um eine große Stoffgruppe mit mehreren tausend Verbindungen. Viele PFAS sind besonders persistent, teilweise mobil im Wasser und toxikologisch relevant. Deshalb stehen sie im Fokus von Umweltbehörden, Wasserwirtschaft, Industrie und Öffentlichkeit.

Das Problem ist nicht nur die akute Belastung einzelner Standorte. PFAS können über lange Zeiträume in Böden und Wässer verbleiben. An Hotspots – etwa bei ehemaligen Brandübungsplätzen, Flughäfen, Industriearealen und Deponien – können hohe Konzentrationen auftreten. Von dort aus können PFAS in das Grundwasser wandern und Sanierungen technisch anspruchsvoll und wirtschaftlich aufwendig machen.

Für Betreiber bedeutet das: PFAS ist kein Randthema mehr. Wer Prozesswasser, Abwasser, Grundwasser, Löschwasser oder kontaminierte Konzentrate behandelt, braucht belastbare Verfahren, die nicht nur kurzfristig Messwerte senken, sondern den Schadstoffstrom langfristig beherrschbar machen.

PFAS im Alltag: Kochgeschirr, Teppiche und Imprägnierungen

Viele Menschen suchen nach PFAS, weil sie den Begriff inzwischen aus ihrem Alltag kennen: PFAS in Kochgeschirr, in Teppichen, in Outdoor-Kleidung, in Lebensmittelverpackungen oder Imprägniersprays. Der Grund für diese breite Verwendung: PFAS wurden überall dort eingesetzt, wo wasser-, fett- oder schmutzabweisende Eigenschaften gefragt sind.

Bei Antihaft-Kochgeschirr geht es vor allem um beschichtete Oberflächen. Bei Teppichen und Textilien wurden PFAS häufig eingesetzt, um Flecken abzuweisen oder Flüssigkeiten abperlen zu lassen. Auch Papier- und Kartonverpackungen für fettige Lebensmittel waren in der Vergangenheit ein typisches Anwendungsfeld.

Für Verbraucher und Verbraucherinnen ist wichtig: Nicht jeder einzelne Gegenstand ist automatisch ein akutes Gesundheitsrisiko. Aber die breite Verwendung erklärt, warum PFAS heute in Umwelt, Abwasserströmen und teilweise auch in Nahrungsketten nachweisbar sind. Für Unternehmen und öffentliche Stellen ist die entscheidende Frage daher nicht nur: „Wo wurden PFAS verwendet?“ Sondern: „Was passiert mit belastetem Wasser, belasteten Konzentraten und PFAS-haltigen Rückständen?“

Lesen Sie mehr dazu in unserem Blog-Artikel: PFAS im Alltag: Richtig einordnen und verstehen.

PFAS entfernen: Warum Filtration allein oft nicht reicht

Klassische PFAS-Behandlung arbeitet häufig mit Aktivkohle, Ionenaustauschern, Membranverfahren oder Umkehrosmose. Diese Verfahren können PFAS aus Wasserströmen entfernen oder stark reduzieren. Sie haben jedoch ein gemeinsames Grundproblem: PFAS werden meistens nicht zerstört, sondern verlagert.

Das Ergebnis ist ein belastetes Sekundärprodukt. Aktivkohle muss regeneriert oder entsorgt werden. Ionenaustauscherharze werden beladen. Membranverfahren erzeugen Konzentrate. Genau hier beginnt die nächste technische Herausforderung: Was passiert mit dem PFAS-reichen Konzentrat?

Eine nachhaltige PFAS-Sanierung muss deshalb über reine Abtrennung hinausdenken. In vielen Fällen ist ein zweistufiger Ansatz sinnvoll: Zuerst werden PFAS aus großen Wassermengen konzentriert. Anschließend wird der konzentrierte Strom gezielt behandelt. Genau für diese hoch belasteten oder vorkonzentrierten Wasserströme ist BDD-Elektrolyse besonders interessant.

BDD-Elektrolyse für PFAS-Abbau: Wie die Technologie funktioniert

Die BDD-Elektrolyse basiert auf Bor-dotierten Diamantelektroden. Diamant ist als Material extrem stabil. Durch die Bor-Dotierung wird der Diamant elektrisch leitfähig und kann als Elektrode eingesetzt werden. In der Elektrolyse entstehen an der Oberfläche der Elektrode sehr reaktive oxidative Spezies, darunter Hydroxylradikale.

Diese hochreaktiven Spezies können organische Verbindungen oxidativ angreifen. Bei PFAS ist das besonders anspruchsvoll, weil die Kohlenstoff-Fluor-Bindung zu den stabilsten Bindungen in der organischen Chemie zählt.

Genau deshalb gelten PFAS als Ewigkeitschemikalien. Die elektrochemische Oxidation mit BDD ist eines der Verfahren, das in der Forschung und in technischen Anwendungen als vielversprechender Ansatz zur Zerstörung verschiedener PFAS-Verbindungen untersucht und eingesetzt wird.

Das Ziel ist nicht bloß „Filter raus, Problem weg“. Das Ziel ist der oxidative Abbau der PFAS-Moleküle – im Idealfall bis hin zu anorganischen Endprodukten wie Fluorid, Kohlendioxid und gegebenenfalls Sulfat, abhängig von der jeweiligen PFAS-Struktur.

PFAS und BDD-Elektrolyse: Wo der Einsatz besonders sinnvoll ist

BDD-Elektrolyse ist kein Allheilmittel für jeden beliebigen Wasserstrom. Seriös betrachtet ist die Technologie besonders dort stark, wo PFAS in relevanter Konzentration vorliegen oder zuvor angereichert wurden. Genau das ist technisch und wirtschaftlich entscheidend.

a.    PFAS in hoch belastetem Grundwasser und Löschschaum-Rückständen

Ein typisches Anwendungsfeld sind stark belastete Wässer, wie zum Beispiel Brandübungsplätze, Flughäfen, Feuerwehrstandorte oder industrielle Sicherheitsbereiche. Dort können PFAS-Konzentrationen deutlich höher sein als in normalem Oberflächen- oder Trinkwasser. Bei solchen Hotspots kann eine direkte oder kombinierte Behandlung mit BDD-Zellen sinnvoll sein. Besonders relevant ist das, wenn die Sanierung nicht nur auf Verlagerung, sondern auf tatsächlichen Abbau ausgerichtet ist.

b.   PFAS in vorkonzentrierten Abwasserströmen

Bei großen Wassermengen ist es oft effizienter, PFAS zunächst zu konzentrieren. Verfahren wie Umkehrosmose, Nanofiltration, Aktivkohle oder Ionenaustauscher können PFAS aus dem Hauptstrom entfernen. Zurück bleibt ein kleineres Volumen mit höherer PFAS-Konzentration. Genau dieser konzentrierte Strom ist ein geeigneter Kandidat für die BDD-Elektrolyse. Denn je gezielter der belastete Strom behandelt wird, desto besser lassen sich Energieeinsatz, Reaktionsbedingungen und Prozessführung kontrollieren.

c.    PFAS bei der Regeneration von Adsorptionsmaterialien

Ein weiteres relevantes Feld ist die Regeneration von Adsorptionsmaterialien. Aktivkohle oder Ionenaustauscher nehmen PFAS auf. Bei der Regeneration werden PFAS wieder ausgetragen und liegen anschließend in einer Regenerationslösung vor. Diese Lösung ist im Vergleich zum ursprünglichen Wasserstrom deutlich stärker belastet. BDD-Elektrolyse kann genau hier ansetzen: nicht am verdünnten Gesamtstrom, sondern am PFAS-reichen Regenerat.

PFAS-Abbau: Warum Prozessverständnis wichtiger ist als Schlagworte

PFAS verhalten sich unterschiedlich. Kurzkettige PFAS sind häufig mobiler und schwieriger zu entfernen als langkettige Verbindungen. Gleichzeitig können Begleitstoffe die Behandlung beeinflussen. Ein Wasserstrom aus einer Industrieanlage ist nicht mit einem Grundwasserstrom an einem ehemaligen Brandübungsplatz gleichzusetzen.

Deshalb ist seriöse PFAS-Sanierung immer projektspezifisch. Sie beginnt mit Analytik, Prozessverständnis und einer klaren Zieldefinition. Erst danach kann ein Behandlungskonzept entstehen. BDD-Elektrolyse ist dort besonders stark, wo sie gezielt eingesetzt wird: bei hoch belasteten Wässern, Konzentraten und Regenerationslösungen. In Kombination mit Abtrennung, Vorbehandlung und Monitoring kann daraus ein wirksames Gesamtkonzept entstehen.

PFAS entfernen: Unsere Lösung mit Bor-dotierten Diamantelektroden

pro aqua entwickelt und produziert Bor-dotierte Diamantelektroden und BDD-Zellen in Österreich. Die Technologie ist das Ergebnis langjähriger Entwicklungsarbeit und wird in unterschiedlichen Bereichen der Wasserbehandlung eingesetzt.

Fazit

PFAS werden uns als Umwelt- und Wasserproblem langfristig begleiten. Kochgeschirr, Teppiche und Outdoor-Produkte erklären, warum PFAS im Alltag angekommen sind. Die technische Herausforderung liegt jedoch in belasteten Wasserströmen, Böden, Industrieprozessen und Sanierungsprojekten.

Wer PFAS nur abtrennt, muss anschließend mit belasteten Rückständen umgehen. Wer PFAS abbauen will, braucht robuste Technologien und ein klares Prozesskonzept. Bor-dotierte Diamantelektroden setzen genau hier an – besonders bei hoch belasteten oder vorkonzentrierten Wasserströmen. pro aqua liefert dafür leistungsfähige BDD-Zellen für anspruchsvolle Anwendungen in der PFAS-Behandlung.

Möchten Sie mehr zum Thema wissen? Lesen Sie gerne auch folgende Artikel:

Quellen:

https://echa.europa.eu/-/echa-publishes-updated-pfas-restriction-proposal

https://www.efsa.europa.eu/en/topics/per-and-polyfluoroalkyl-substances-pfas

https://www.eea.europa.eu/en/newsroom/news/forever-chemicals-in-water-bodies

Inhalt erstellt mit Herz, Verstand und KI-Unterstützung.