Ein Schweizer Unternehmen hat eine PFAS-Zerstörungstechnologie eingeführt, die nicht nur alle PFAS im Abwasser bis unter die Nachweisgrenze zerstört, sondern dies auch kosteneffektiv tut. Die nachhaltige Lösung zur dauerhaften Bekämpfung der sogenannten «Ewigkeitschemikalien» kommt in der Industrie und Umweltsanierung zum Einsatz.
In der Wasseraufbereitungsindustrie gibt es nur wenige Herausforderungen, die so gross sind wie das Problem der per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS). Unternehmen und Regulierungsbehörden machen erhebliche Fortschritte bei der Sanierung historischer Kontaminationen und der Vermeidung zukünftiger Vorfälle. Obwohl es mehrere Behandlungsmethoden gibt, sind nur wenige wirklich effektiv oder effizient genug, um das Ausmass der PFAS-Kontamination weltweit zu bewältigen. Filtration, Adsorption und Ionenaustausch – also alle traditionellen Behandlungsmethoden – verlagern das Problem lediglich, indem sie PFAS aus Abwasser in festen Abfall überführen. Der mit PFAS kontaminierte Abfall landet oft auf Deponien oder wird verbrannt, wodurch ein ewiger Kreislauf der Kontamination entsteht, da PFAS wieder in die Umwelt gelangen.
Oxyle präsentiert dagegen einen revolutionären Ansatz zur Bekämpfung der PFAS-Kontamination. Das Unternehmen mit Sitz in Schlieren im Limmattal (ZH) hat eine PFAS-Zerstörungstechnologie eingeführt, die nicht nur alle PFAS im Abwasser bis unter die Nachweisgrenze zerstört, sondern dies auch kosteneffektiv tut.
Nicht nur verdrängen, sondern zerstören
Im Zentrum der PFAS-Zerstörungstechnologie von Oxyle steht ein Piezokatalysator, der darauf ausgelegt ist, selbst die persistentesten, mobilsten und giftigsten Schadstoffe aus Wasserquellen zu eliminieren. Das nanoporöse Material bietet eine hohe spezifische Oberfläche zur Adsorption von organischen Mikroschadstoffen wie PFAS. Durch die Nutzung des piezoelektrischen Effekts können mechanische Einflüsse, wie die Bewegung von fliessendem Wasser, in elektrische Potentiale umgewandelt werden. Dies löst Reduktions- und Oxidationsreaktionen aus und die adsorbierten Schadstoffe werden schrittweise in ihre mineralischen Bestandteile wie Fluorid- (F-), Sulfationen (SO42-) und CO2 abgebaut. Da die PFAS auf molekularer Ebene zerstört werden, entstehen bei dieser Technologie keine Sekundärabfälle, wodurch die Notwendigkeit von Verbrennung oder weiterem Abfallmanagement entfällt.
Die Technologie bietet einige Vorteile gegenüber anderen Zerstörungsmethoden. Die mechanische Aktivierung des Katalysators kann mithilfe bewährter Wasseraufbereitungstechnologien wie turbulenter Strömung oder Belüftung erreicht werden. Dies ermöglicht es Oxyle, Komponenten von etablierten Herstellern zu nutzen und die technische Umsetzung zu beschleunigen. Darüber hinaus zeichnet sich der Prozess durch einen aussergewöhnlich niedrigen Energieverbrauch aus – weniger als 1 kWh/m³, was mehr als 50-mal so gering ist wie bei konkurrierenden Technologien – und senkt so die Betriebskosten erheblich.
Konzentrationslösungen können mit der Zerstörungstechnologie kombiniert werden, um die Effektivität und Kosteneffizienz des gesamten PFAS-Behandlungssystems zu steigern. Je nach Wassermatrix werden zwei primäre Konzentrationsmethoden eingesetzt: membranbasierte Filtration für die bis zu 10-fache Konzentration und Schaumfraktionierung für die bis zu 50-fache Konzentration. Diese Techniken reduzieren nicht nur die zu behandelnde Volumenströmung und damit die erforderliche Anlagengrösse, sondern erhöhen auch die Energieeffizienz dieser Zerstörungstechnologie, da der Energiebedarf nur logarithmisch mit der Konzentration skaliert.
Überwachung der PFAS-Konzentrationen in Echtzeit
Der Prozess wird in Echtzeit überwacht. Traditionell beruhte die Bestätigung des Behandlungserfolgs auf zeitaufwändigen Laboranalysen, deren Ergebnisse Wochen hinterherhinkten. Diese Ineffizienz zwang die Anlagen dazu, unter der Annahme maximaler möglicher Konzentrationen zu arbeiten, was erhebliche Zeit- und Energieverschwendung bedeutete.
Oxyles proprietäre maschinelle Lernmodelle, die auf Daten mehrerer Sensoren basieren, ermöglichen es den Betreibern, den Behandlungsfortschritt in Echtzeit zu überwachen und anzupassen. Die verbesserte Datenverfügbarkeit erlaubt es, die Behandlungsintensität an die aktuellen Bedürfnisse anzupassen, wodurch Energie gespart und sichergestellt wird, dass alle Entladungsanforderungen erfüllt werden.
Erfolgreiche Eliminationsrate von über 99 %
Die Wirksamkeit des umfassenden Ansatzes des Unternehmens wurde in einem Industriepark in der Schweiz demonstriert. Der Standort hatte mit einer Grundwasserkontamination durch PFAS-belasteten Löschschaum zu kämpfen, der bei früheren Feuerübungen eingesetzt wurde. Die bestehende Lösung – das Abpumpen und Behandeln des kontaminierten Grundwassers mit Aktivkohle – erwies sich als unhaltbar aufgrund von Herausforderungen im Sekundärabfallmanagement.
Die Spezialisten von Oxyle entwickelten darauf eine massgeschneiderte, dreistufige Lösung, die in einem einzigen, eigenständigen Container untergebracht ist. Der erste Schritt des Systems nutzte die Schaumfraktionierung, um die Affinität von PFAS zu Luft-Wasser-Grenzflächen auszunutzen. Durch Belüften des Wassers und Abschöpfen des resultierenden Schaums gelang es Oxyle, die Gesamtkonzentration von PFAS von 752 ng/L auf 8776 ng/L zu erhöhen – eine 11-fache Steigerung. Der verdünnte Strom wurde direkt ohne weitere Behandlung abgeleitet.
Im zweiten Schritt reduzierte Oxyles katalytische Zerstörungstechnologie die PFAS-Konzentrationen von den ursprünglichen über 8700 ng/L im konzentrierten Schaum auf unter 14 ng/L – und erreichte damit eine Eliminationsrate von über 99 % für lang- und kurzkettige PFAS.
Diese Prozesse werden durch das zugehörige Echtzeitüberwachungssystem überwacht, das den Behandlungserfolg mit einer Genauigkeit von 93 % für Entladungsgrenzwerte von 100 ng/L vorhersagte – ein Wert, der mit zusätzlichen Daten erheblich verbessert werden kann. Ebenso beeindruckend ist, dass der gesamte Betrieb der Anlage einen Energieverbrauch von unter 1 kWh/m³ beibehalten hat. Das setzt einen neuen Massstab für Effizienz.
Anwendungen und Ausblick
Die Oxyle-Technologie bietet skalierbare Lösungen für verschiedene Anwendungen, einschliesslich der Behandlung von Oberflächen- und Grundwasser, industriellem Abwasser sowie der Boden- und Standortsanierung. Die eingesetzte Technologie ermöglicht eine effiziente Behandlung, die sowohl lang- als auch kurzkettige PFAS bis unter die Nachweisgrenze zerstört.
Die Limmattaler haben strategische Partnerschaften mit etablierten Unternehmen wie Waterleau geschlossen, um ihre PFAS-Zerstörungslösung weltweit zu kommerzialisieren und die Herausforderungen der PFAS-Kontamination effektiv zu bewältigen. Angesichts zunehmend strengerer PFAS-Vorschriften auf der ganzen Welt erweist sich die Lösung als nützliches Werkzeug, um PFAS nachhaltig, dauerhaft und kosteneffizient zu bekämpfen.
Dr. Fajer Mushtaq, Co-Founder & CEO von Oxyle
