Die Entfernung von schädlichen per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) aus kontaminierten Grundwasser und Böden erfordert aufwendige Sanierungsstrategien. In diesem Projekt sollen vier verschiedene Sanierungsmethoden (Funnel & Gate, Immobilisierung, forcierte Mobilisierung und Thermodesorption) angewendet und auf ihre Funktionalität geprüft werden.
Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sind eine große Stoffgruppe, die in der Umwelt ubiquitär vorkommen, persistent, z. T. bioakkumulierend und toxisch sind. Ziel des Forschungsvorhabens PFClean ist es, Verfahren zur Sanierung und Ausschleusung von PFAS aus Boden und Grundwasser zu entwickeln. Es gibt größere Kenntnislücken im Bereich der Entfernbarkeit polyfluorierter Vorläufersubstanzen (Präkursoren) sowie umweltrelevanter Prozesse und deren mobile, perfluorierte und persistente Transformationsprodukte. In diesem Projekt erforschen und berücksichtigen wir diese bei der Weiterentwicklung der Sanierungsmethoden „Funnel & Gate”, „Immobilisierung”, „forcierte Mobilisierung” und „Thermodesorption”. Damit wird ein breites Anwendungsfeld mit typischen Charakteristiken abgedeckt:
- Hydrogeologische Standorteigenschaften in der ungesättigten und der gesättigten Zone
- Punktquellen aufgrund des Einsatzes von Feuerlöschschäumen und Flächenquellen am Beispiel PFAS-kontaminierter, landwirtschaftlicher Flächen
- Typische, komplexe PFAS-haltige Stoffgemische und deren Transformationsprodukte
- Sanierungstechnologien, die bereits in der Anwendung sind und auf PFAS angepasst werden (Funnel & Gate) und solche, bei denen für eine PFAS-Anwendung noch Forschungsbedarf besteht (u.a. zu Umsatzraten von Präkursoren und ihrer forcierten Mobilisierung).
Im Vorhaben PFClean wird Wert auf in-situ Verfahren und auf die ganzheitliche Betrachtung gelegt, wobei die intermediären Transformationsprodukte und die Langzeitfolgen von PFAS-Schäden identifiziert und quantifiziert sowie Wege zur Ausschleusung der PFAS aus dem Untergrund sowie deren technische Umsetzung und ökonomische Randbedingungen aufgezeigt werden.
Am TZW wird u. a. der Einfluss der elektrischen Polarisierung auf die Sorptionskapazität von kurzkettigen Perfluorsulfonsäuren und Perfluorcarbonsäuren an Aktivkohle im Labor untersucht. Die gewonnenen Prozessparameter bilden die Grundlage für die Feldanwendung des Funnel & Gate-Systems. Weiter wird in Mikrokosmen die verzögerte Freisetzung von PFAS geprüft und inwieweit die Transformation von PFAS durch sorptive Wechselwirkungen im Boden verringert und die Langzeitstabilität der sorbierten Präkursoren verbessert werden. Außerdem wird die Verbesserung der biologischen Transformation stark sorbierter Präkusoren zu mobilen Transformationsprodukten untersucht, um so eine schnellere Ausschleusung der PFAS zu ermöglichen. Für die Bewertung der Verfahrensentwicklungen in Pilot- und Feldanwendung wird ein Monitoringprogramm aufgestellt und durchgeführt. Die Überwachung der PFAS-Kontaminationen erfolgt mittels PFAS-Target-Analytik und summarischer Parameter (EOF, AOF) sowie nach Aufschluss im TOP-Assay. Zudem wird die PFAS-Analytik weiter optimiert.
