Living Lab: PFAS Remediation

Per- en polyfluoralkylstoffen (PFAS9) zijn door de mens gemaakte stoffen die zeer moeilijk (bijna onmogelijk) af te breken zijn. Deze chemicaliën zijn zeer veelzijdig omdat ze water-, vet- en vuilafstotende eigenschappen hebben, en in veel producten voorkomen. Van kookgerei, kleding, textiel en cosmetica tot verpakkingsmateriaal voor levensmiddelen. De ruime aanwezigheid van deze chemische stoffen en de moeilijke natuurlijke afbraak ervan heeft geleid tot ernstige verontreiniging van bodem en milieu. Bovendien zijn PFAS over de hele wereld en in de meeste ecosystemen aangetroffen, en in de meeste volwassenen, dieren en zelfs pasgeboren kinderen.

De UU creëert proeftuinen (living labs) op de eigen campus waarin medewerkers, studenten en maatschappelijke partners in co-creatie experimenteren, en zo oplossingen voor duurzame uitdagingen bedenken. In deze living labs komen onderwijs, onderzoek, bedrijfsvoering en maatschappelijke partners samen. Het PFAS Remediation Living Lab kwam tot stand toen Frank Kooiman, werkzaam bij het Facilitair Service Centrum van de Universiteit Utrecht, als projectleider werd aangewezen voor de sanering van een met PFAS verontreinigd veld op het Utrecht Science Park. De universiteit wilde graag onderzoeken of dit PFAS-veld op een duurzame manier kon worden gesaneerd. Samen met onderzoekers en studenten van twee verschillende faculteiten, het Facilitair Service Centrum en de gemeente Utrecht als opdrachtgever werkt men aan experimentele saneringsmethoden en test deze in het living lab.

Momenteel zijn er onderzoekers en studenten van twee verschillende faculteiten (GEO en BETA) betrokken bij het onderzoek.

PFAS worden ook wel forever chemicals genoemd. Het is tot op heden nog praktisch onmogelijk bevonden om PFAS te vernietigen. Doordat het uit zichzelf niet afbreekt, blijft het in onze systemen circuleren. Sporen van PFAS zijn tegenwoordig bijna overal te vinden. Omdat het giftige stoffen zijn, is het belangrijk dat we het gebruik van PFAS in productie zoveel mogelijk beperken of zelfs helemaal stoppen, en daarnaast proberen zoveel mogelijk te saneren.

De klassieke methode om een vervuild perceel te saneren is dig and dump. Je meet hoe diep de PFAS zitten, graaft die toplaag af en deponeert de aarde elders.

Er zijn alternatieve saneringstechnieken zoals fytoremediatie (door het kweken van planten die zouden helpen bij het verwijderen, degraderen en omzetten van deze chemische stoffen). In België wordt hennep gebruikt in een onderzoeksproject om PFAS uit de grond te verwijderen. Hoe effectief dit is, hangt af van hoe diep de PFAS in de grond zit. De gebruikte plant moet ook diep kunnen wortelen.

PFAS zitten ook wijdverspreid in ons water. Drinkwaterbedrijf Oasen in Nieuw-Lekkerland heeft als eerste in Nederland een filtertechniek toegepast die PFAS uit ons drinkwater haalt: omgekeerde osmose. Maar PFAS wordt daarna geloosd op oppervlaktewater. PFAS kan niet vernietigd worden.

Je kunt ook proberen om het door bacteriën af te laten breken. Dat heet bioremediatie.

Steeds vaker zie je ook de dig and treat methode, waarbij geprobeerd wordt nog wat PFAS uit die opgehaalde grond te halen. Bijvoorbeeld met actieve kool. Dat werkt een beetje zoals Norit. Je hebt kool die heel poreus is, waardoor veel van de PFAS aan het kool hecht. Als je de grond omspit en er die actieve kool doormengt, worden de PFAS geïmmobiliseerd. Wat in de kool zit, komt niet meer in de planten of in het grondwater. De meeste van deze dig and treat-methodes breken de PFAS echter niet echt af: als je met actieve kool behandelt, blijft het liggen. Als je het verbrandt, komt een deel in de lucht terecht. Als je het wast, komt het in het afvalwater.

Er worden experimenten gedaan om methodes te vinden om de PFAS te vernietigen. Bijvoorbeeld de methode van superkritische wateroxidatie. Het idee hierbij is dat je vervuild grondwater tot extreme temperatuur brengt onder extreme druk, waarbij de PFAS afbreken. In het lab werkt dat boven de 600 graden Celsius en een druk van 240 bar. Je moet echter een hoge hoeveelheid energie gebruiken om deze methode op te schalen.

Een andere manier om PFAS te vernietigen is door mechanische destructie. Vervuilde grond wordt als het ware geplet in een vat met kleine metalen balletjes en een schep zand erbij. De druk op de PFAS wordt door het pletten zo groot dat de fluoratomen loslaten van de koolstof en zich hechten aan het silicium waaruit zand bestaat. Wat overblijft, is poeder dat je veilig ergens kunt storten. Bij dit experiment was de PFAS voor 99,88 procent afgebroken. Hierbij is de vraag opnieuw of je deze techniek kunt opschalen, ook in verband met de benodigde hoeveelheid energie.

Stefanie Lutz, Alraune Zech, George Kowalchuk en Johan van Leeuwen zijn op dit moment betrokken bij dit living lab. Ieder begeleiden zij ook weer één of meerdere masterstudenten en worden er drie PhD-onderzoekers aangesteld die ook meedoen aan het onderzoek.

Een obstakel is dat het met deze methode nog niet mogelijk is om PFAS te vernietigen. Het dient als methode om de PFAS op te nemen en uit de bodem te krijgen.

• De extractie kan lang duren, een effectieve methode kan locatie-specifiek zijn; wat op het ene veld werkt, werkt misschien elders niet en de wortels moeten diep genoeg in de grond reiken.