Eine vielversprechende neue Methode, die LED-Licht verwendet, könnte die Technologien zur Beseitigung von hartnäckigen Schadstoffen, den per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS), grundlegend verändern. Diese Verbindungen, die in einer Vielzahl von Konsumgütern vorkommen, sind besonders resistent gegen den Abbau und stellen erhebliche Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt dar.
PFAS, oft als „ewige Schadstoffe“ bezeichnet aufgrund ihrer extremen Persistenz, sind in der Umwelt allgegenwärtig. Man findet sie in alltäglichen Produkten wie Lebensmittelverpackungen, Textilien und Feuerlöschschäumen.
Perfluoroalkylierte Substanzen und fluorierte Polymere wurden unter Umgebungsbedingungen durch die Bestrahlung mit sichtbarem LED-Licht auf halbleitenden Nanokristallen effektiv in Fluoridionen zersetzt. Diese Zersetzung ist auf kooperative Mechanismen zurückzuführen, die lichtinduzierte Ligandverschiebungen und Auger-Elektroneninjektionen über hydratisierte Elektronen und höhere angeregte Zustände umfassen.
Ihre Resistenz gegen traditionelle Dekontaminationsverfahren, die in der Regel sehr hohe Temperaturen erfordern, macht ihre Beseitigung komplex und kostspielig. Ein Team der Ritsumeikan University in Japan hat jedoch einen neuen Ansatz entwickelt, der LED-Licht und halbleitende Nanokristalle nutzt, um diese Schadstoffe bei Raumtemperatur effektiv zu zersetzen.
Diese Technik basiert auf einer photokatalytischen Reaktion, ausgelöst durch LEDs mit einer Wellenlänge von 405 nm. Die Forscher verwendeten mit Kupfer modifizierte Cadmiumsulfid-Nanokristalle (CdS), die mit Wasser und Triethanolamin (TEOA) kombiniert wurden.
Wenn eine PFAS-Verbindung, wie das Perfluoroktansulfonat (PFOS), in diese Lösung gegeben und LED-Licht ausgesetzt wird, ziehen die angeregten Nanokristalle die PFOS-Moleküle an und brechen deren Kohlenstoff-Fluor-Bindungen. Diese Reaktion ermöglicht die vollständige Entfernung des Fluors, ein Prozess, der laut den Forschern etwa acht Stunden dauert.
Der große Vorteil dieser Technik liegt in ihrer Effizienz bei deutlich niedrigeren Temperaturen als bei herkömmlichen Methoden, die etwa 38°C im Vergleich zu den üblichen 400°C erfordern. Darüber hinaus bietet sie die Möglichkeit, das zurückgewonnene Fluor zu recyceln, ein wesentliches Element in verschiedenen Industrien, wie der sauberen Energie und der Pharmaindustrie.
Diese Innovation eröffnet neue Perspektiven für ein nachhaltigeres Management von PFAS, die weiterhin erhebliche Herausforderungen für die Umwelt darstellen. Wenn sie verfeinert und im großen Maßstab angewandt wird, könnte diese Methode wesentlich zur Reduzierung der mit PFAS verbundenen Umweltverschmutzung beitragen.
