Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) finden sich in unzähligen Produkten und damit auch im Hausmüll. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben gemeinsam mit internationalen Partnern untersucht, welchen Anteil die Abfallverbrennung an der Freisetzung dieser Verbindungen hat.
Die Forschungsarbeiten wurden von einem Team unter Leitung von Hans-Joachim Gehrmann vom Institut für Technische Chemie (ITC) des KIT geprüft. In Kooperation mit dem indischen Unternehmen Gujarat Fluorchemicals, einem Hersteller von Fluorpolymeren, führten die Wissenschaftler:innen Untersuchungen an der Kraftwerkspilotbrennkammer (Brennkammer mit Dampfkessel) am KIT durch.
Rückstandsmessungen in Wasser, Asche und Abgas
Dabei wurden Fluorpolymere verbrannt und anschließend die PFAS-Konzentrationen im Waschwasser, in der Asche und im Abgas ermittelt. Die Versuche sollten klären, bei welchen Verbrennungstemperaturen und -bedingungen eine möglichst vollständige Zerstörung der PFAS erreicht werden kann.
Die Forschenden testeten dabei zwei unterschiedliche Temperaturbedingungen: 860 Grad Celsius, entsprechend den europäischen Standards für die Hausmüllverbrennung, und 1095 Grad Celsius, wie bei der Verbrennung von gefährlichem Abfall. In beiden Fällen betrug die Mindestverweilzeit für die Abgase in der Brennkammer zwei Sekunden.
Höhere Temperaturen ohne Nutzen
„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. Das bedeutet, dass unter Bedingungen wie in einer Hausmüllverbrennung eine nahezu vollständige Mineralisierung der Fluorpolymere erreicht wurde“, berichtet Gehrmann.
„Eine Verbrennung bei 1095 Grad Celsius hat den Abbaugrad nicht signifikant erhöht. Das legt nahe, dass eine höhere Temperatur keinen wesentlichen Einfluss auf die Mineralisierung der Fluorpolymere hat“, so der Wissenschaftler.
Repräsentative Abfallmischung
Für die Versuche in der Brennkammer wählte das Team eine repräsentative Mischung von Fluorpolymeren aus, die 80 Prozent der weltweit kommerziell genutzten Fluorpolymere abdeckt, darunter Polytetrafluorethylen (PTFE, auch bekannt als Teflon), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Perfluoralkoxy-Polymere (PFA) und Fluorkautschuk (FKM).
Die Probenentnahme erfolgte an mehreren Stellen des Verbrennungsprozesses: am Ausgang der Nachverbrennungskammer, nach dem Kessel und im Abgas am Schornstein. Darüber hinaus analysierte das Team Proben aus dem Waschwasser und der Asche. Mit analytischen Verfahren wie gekoppelter Gaschromatografie-Massenspektrometrie wurden PFAS präzise identifiziert und quantifiziert. (hp)
