Eindelijk een filter voor gevaarlijke chemicaliën

De natuur kan worden gered van PFAS

24 november 2020
Artikel
Auteur(s): Alon Nudler
Een team van bio-ingenieurs aan de KU Leuven heeft een nieuwe filter ontwikkeld die een groep hardnekkige chemicaliën genaamd PFAS zou kunnen inzamelen.

Per-Fluorinated Alkylated Substances, vaak afgekort tot PFAS, zijn een groep chemische stoffen die eind jaren 30 ontdekt zijn door Roy J. Plunkett. De ontdekking werd als monumentaal beschouwd: deze stoffen hebben niet alleen geweldige antikleefeigenschappen, maar zijn ook resistent tegen hoge temperaturen. 

Het duurde niet lang voor wetenschappers toepassingen vonden als antiaanbaklaag voor pannen, vooral door het merk Teflon die deze technologie nog steeds gebruikt tot op de dag van vandaag. Door de jaren heeft PFAS veel andere toepassingen gevonden: het is gebruikt om outdoor kleding waterdicht te maken, als een additief voor blusschuimen en vooral in een groot assortiment van voedsel verpakkingsmaterialen.

PFAS: de nadelen

PFAS'en zijn volledig kunstmatig en vervallen niet makkelijk, daarom wordt het ook vaak een 'forever chemical' genoemd. Jarenlang werden deze chemicaliën en hun productieafval in waterbronnen gedumpt of ondergronds begraven. 

Hoewel aan dergelijke praktijken in het begin van de jaren 2000 een einde is gemaakt, is een aanzienlijke hoeveelheid ervan in het milieu terechtgekomen. Deze volledig onnatuurlijke stoffen kunnen nu overal op de planeet gedetecteerd worden waar de geïndustrialiseerde samenleving te vinden is. 

Jarenlang werden deze chemicaliën en hun productieafval in waterbronnen gedumpt of ondergronds begraven

Via de bodem komen deze chemicaliën terecht in ons water en voedsel en zullen worden opgenomen in ons bloed. Hoewel dit gebeurt bij zeer lage concentraties, blijkt uit onderzoek dat een levenslange blootstelling een effect kan hebben op de gezondheid. Uit epidemiologisch onderzoek blijkt dat mensen die vaker of aan hogere concentraties van sommige PFAS-en zijn blootgesteld, vaker aan lever- en nierklachten lijden.

Op zoek naar een filter

In een poging om de blootstelling aan mensen te verlagen, hebben velen, waaronder  Matthias Van den Bergh, doctoraatsonderzoeker in de bio-ingenieurswetenschappen aan de KU Leuven, geprobeerd de uitgestoten PFAS opnieuw op te vangen. Voor doctoraatsonderzoek heeft hij onder begeleiding van professor Dirk De Vos een nieuwe filter ontwikkeld die zeer effectief is in het absorberen van uitsluitend PFAS-moleculen. 

'De uitdaging bij PFAS is dat deze moleculen slechts in zeer lage concentraties in het water aanwezig zijn, dus een algemene filter zou een lage efficiëntie hebben en weinig kunnen bereiken', zegt Van den Bergh

Op een massale toepassing van deze filter moet nog even gewacht worden

De filter zelf is gemaakt uit een rooster van silicium- en zuurstofatomen met tunnels waarin het PFAS wordt opgevangen. 'Uit onze berekeningen blijkt dat onze filter een zeer goede ruimtelijke structuur voor PFAS heeft waardoor het volledig vol kan komen te zitten met deze moleculen', legt Van den Bergh uit.

'Je kan het zien als een parkeergarage waar de parkeerplaatsen perfect zijn getekend voor een bepaalde soort auto. Omdat wij maar één soort moleculen proberen te vangen komt het perfect vol'. Dit is zeer opmerkelijk omdat, hoewel er al vergelijkbare effectieve filters zijn, de meeste niet exclusief PFAS absorberen.

Grootschalige toepassing

Van den Bergh schrijft dit succes grotendeels toe aan de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek die hun faciliteiten en meetapparatuur aanboden en aan andere onderzoeksgroepen in Frankrijk en Slovenië. 'Zonder hun contributies zouden we niet kunnen bewijzen waarom onze filter zo goed absorbeert'.  

Maar op een massale toepassing van deze filter moet nog even gewacht worden. Tijdens onderzoek was de filter effectief alleen in zijn poedervorm getest: als men die meteen in het water doet, is die net zo moeilijk om eruit te halen als de PFAS zelf. 'De vormgeving en het opschalen van dit filtermateriaal moet nu verder gebeuren voordat het bij emissiepunten en waterzuiveringsinstallaties geïnstalleerd kan worden', stelt Van den Bergh. Of men volle filters kan hergebruiken en of men de PFAS later kan vernietigen zijn ook belangrijke vragen om te onderzoeken.