Fluorierte Verbindungen aus technischen Produkten der Papierindustrie

Evaluierung von Transformation, Verlagerung und Bildungspotential durch modernste analytische Methoden (FluorTECH)

Schema des Projektaufbaus

Ziel des Verbundvorhabens war es, die Ursachen und das Ausmaß der Kontamination belasteter Flächen im Raum Rastatt/Baden-Baden mit per- und polyfluorierten Alkylverbindungen (PFAS) aufzuklären.

Boden und Grundwasser im Raum Mittelbaden sind auf einer Fläche von weit über 1.000 Hektar mit PFAS verunreinigt. Übergeordnetes Ziel von FluorTECH waren die Aufklärung der möglichen Quellen der PFAS-Belastung im Raum Mittelbaden sowie eine Vorhersage der zukünftigen Entwicklungen der Kontamination von Grundwasser und landwirtschaftlichen Erzeugnissen. Hierzu wurden Versuche mit Papierschlämmen, die mit drei fluorhaltigen Papierhilfsmitteln dotiert worden waren, durchgeführt. Es wurde jeweils ein technisches Produkt auf Basis von polyfluorierten Alkylphosphaten (PAP), Polyacrylaten und Polyethern eingesetzt. Die Papierhilfsmittel wurden mit Papierschlamm gemischt, um die realen Verhältnisse möglichst gut abzubilden.

Als Fazit des Projekts FluorTECH lässt sich festhalten: Die Ursache für die Belastung der Flächen im Raum Mittelbaden mit PFAS lässt sich auch nach Abschluss des Projekts nicht eindeutig und zweifelsfrei benennen. Es gibt deutliche Hinweise, dass PAP-haltige Produkte, die in der Vergangenheit als Papierhilfsmittel eingesetzt wurden, eine wesentliche Ursache der Kontamination darstellen. Sowohl die Versuche mit Mikrokosmen und Bodensäulen als auch die Laborexperimente zur Bestrahlung und zur elektrochemischen Oxidation sowie Aufwuchsversuche mit Salat und Sommerweizen liefern eindeutige Belege, dass eine Kontamination des Bodens mit PAP-haltigen technischen Produkten zu einer Freisetzung von per-fluorierten Carbonsäuren und in der Folge zu einem Eintrag in das Grundwasser und in die landwirtschaftlichen Erzeugnisse führt. Dieses Ergebnis wird durch einen Vergleich der Belastungsmuster von Boden und imprägnierten Papieren mittels Non-Target-Analytik weiter bestätigt.

Die Versuche haben auch gezeigt, dass nicht nur Produkte auf Basis von PAP, sondern auch technische Produkte, die fluorierte Polyacrylate enthalten, zu einer Freisetzung und einem Transfer von perfluorierten Carbonsäuren führen. Die Umwandlung verläuft zwar deutlich langsamer als bei den PAP-basierten Produkten, kann aber dennoch in der Region Mittelbaden nicht ausgeschlossen werden. Für Polyether-basierte Produkte wurde eine entsprechende Transformation nicht festgestellt. Aus diesem Ergebnis kann allerdings nicht geschlussfolgert werden, dass eine Belastung des Bodens mit Vertretern dieser Substanzklasse nicht vorliegt.

Das Projekt FluorTECH konnte eine Reihe wichtiger Fragen in Zusammenhang mit der PFAS-Belastung im Raum Mittelbaden beantworten. Dennoch besteht auch nach Abschluss des Projekts noch Forschungsbedarf. Dies betrifft die Weiterentwicklung der Analyseverfahren zur Erfassung der Vorläuferverbindungen sowie zur summarischen Erfassung der PFAS-Belastung von Boden und landwirtschaftlichen Erzeugnissen ebenso wie den Einfluss der Probenahme und der Probenvorbehandlung auf die Analyseergebnisse. In Zusammenhang mit den nicht-extrahierbaren Rückständen werden weitergehende Untersuchungen benötigt, um ihre Identität und ihre Relevanz besser beurteilen zu können. Darüber hinaus bestehen Lücken hinsichtlich des Prozessverständnisses bei der PFAS-Freisetzung durch die Transformation von Vorläuferverbindungen und den Transfer Boden-Pflanze.

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