Teknik som tar bort PFAS från förorenat vatten har utvärderats

PFAS, eller per- och polyfluoralkylämnen, är en användbar grupp av kemikalier. De finns i teflonpannornas non-stick-beläggning, gör tyger vattenavvisande och används för att producera elektronik, brandskum, industriella smörjmedel och många andra produkter. En stor del av nyttan med PFAS kommer från det faktum att de är mycket svåra att bryta ner. Men denna egenskap har också en baksida: när PFAS väl hamnat i miljön stannar de där.

– I kombination med att PFAS sprids lätt i miljön har det nu blivit så gott som omöjligt att hitta något alls som inte är förorenat med dessa kemikalier, säger Sanne Smith, nybliven doktor på SLU:s institution för vatten och miljö. Omfattande förekomst av PFAS är ett problem, eftersom vissa PFAS-ämnen är kända för att orsaka en rad hälsoproblem hos människor.

Flera PFAS-ämnen är också bioackumulerande, vilket innebär att halten av PFAS i kroppen kan öka under en människas livstid. Det är därför mycket viktigt att förhindra att vi exponeras för dessa kemikalier.

En viktig spridningsväg för PFAS är utsläpp av förorenat vatten. Att behandla sådant vatten innan det når miljön är därför angeläget för att säkerställa att mat och dricksvatten förblir PFAS-fritt, eller åtminstone har låga halter.

Metoder för att ta bort PFAS från förorenat vatten

Sanne Smith riktade in sitt arbete på vatten som innehåller höga halter av PFAS. PFAS finns ofta i industriellt eller kommunalt avloppsvatten och i lakvatten från avfallsdeponier. Kan man stoppa spridningen av PFAS redan här är mycket vunnet.

De metoder vi vanligtvis renar förorenat vatten med är inte utformade för att ta bort PFAS. Därför behövs särskilda metoder.

– I mina studier utforskade jag två olika metoder, så kallad skumfraktionering och elektrokemisk oxidation, berättar Sanne. Det visade sig att båda metoderna har sina för- och nackdelar.

Luft tar bort stora mängder PFAS

Vid skumfraktionering tillförs luft i botten av en vattenbehållare. När luftbubblorna stiger mot ytan tar de med sig PFAS som då samlas i ett skum på vattenytan. Genom att ta bort detta skum blir det kvarvarande vattnet relativt PFAS-fritt.

– Jag började med att undersöka ett system där skumfraktionering användes för att ta bort PFAS från lakvatten från en deponi, berättar Sanne. Upp till 60 procent av den totala mängden PFAS togs bort från lakvattnet, men all borttagen PFAS återfanns inte i skummet.

I en uppföljande studie av PFAS-förorenat industrivatten undersökte Sanne om den här skillnaden kunde bero på avgång till luft. Nu kunde Sanne ta bort upp till 84 procent av det PFAS som fanns i vattnet, och det mesta av detta återfanns i skummet. Hon fann dock även höga PFAS-halter i omgivande luft, något som visar hur viktigt det är viktigt att installera filter på luftutflöden från skumfraktioneringsreaktorer.

Kombination av behandlingsmetoder det mest effektiva

För att inte bara avlägsna PFAS från vattnet, utan även bryta ner ämnena till mindre beståndsdelar, undersökte Sanne elektrokemisk oxidation. Resultaten visar att det går att bryta ner PFAS i både lakvatten och grundvatten från en deponi. Metoden visade sig också ha förmåga att förstöra PFAS i det skum som bildas vid skumfraktionering för båda dessa vattentyper, även om den totala PFAS-nedbrytningen var högre vid direkt behandling av det förorenade vattnet. Energiåtgången för behandling av skummet visade sig vara lägre, och Sanne drar därför slutsatsen att en tvåstegsbehandling där skumfraktionering följs av elektrokemisk oxidation kan vara ett bra sätt att ta bort PFAS från förorenat deponivatten.

Kraftig anrikning av PFAS i reningsverkets skum

Eftersom skumbildning är vanlig på vattenytan i avloppsreningsverk undersökte Sanne om borttagande av skum skulle vara en framgångsrik reningsmetod för industriellt och kommunalt avloppsvatten. Halten av PFAS i skummet från ett befintligt reningsverk visade sig vara upp till 100 000 gånger högre än halten i inflödet till processen. Trots detta var slutsatsen från denna studie att borttagande av skum i befintliga anläggningar inte skulle leda till någon mätbar PFAS-rening från inflöde till utflöde.

Sanne Smith och hennes kollegor menar dock att det skulle kunna vara möjligt att få bort betydande mängder PFAS från avloppsvatten genom att utnyttja den naturliga skumbildningen i befintliga reningsverk.

– Om man optimerar reningsprocessen för stor skumbildning, och kontinuerligt för bort detta skum, kan metoden kanske bli effektiv och användbar som reningsteknik, säger Lutz Ahrens, som var biträdande handledare och är professor i organisk miljökemi.

Sammantaget bidrar denna avhandling till en ökad förståelse för reningsalternativ för PFAS-förorenat vatten, med särskilt fokus på skumfraktionering och elektrokemisk oxidation.

I dagsläget renas inte avloppsvatten och lakvatten med avseende på PFAS i någon större utsträckning. Strängare regler kommer dock att implementeras i framtiden, i såväl Sverige som EU, så forskning om PFAS-rening är viktig för att på sikt få tillgång till hållbara lösningar för framtida vattenhantering.

----------------------------------------------------------

Sanne Smith försvarade sin doktorsavhandling, Innovative treatment technologies for PFAS-contaminated water - Utilizing foam partitioning and exploring electrochemical oxidation, den 25 september 2023 vid SLU i Uppsala.
https://www.slu.se/ew-kalender/2023/9/disp-sanne-smith/  

Länk till avhandlingen (pdf)

Mer information

Lutz Ahrens, professor
Institutionen för vatten och miljö; Avdelningen för organisk miljökemi och ekotoxikologi
018-67 30 33, 070-297 22 45, lutz.ahrens@slu.se
https://www.slu.se/cv/lutz-ahrens/

Sanne Smith, nybliven doktor
Institutionen för vatten och miljö; Avdelningen för organisk miljökemi och ekotoxikologi
Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala
s.j.smith@tudelft.nl

Pressbilder

(Får publiceras fritt i anslutning till artiklar om denna nyhet. Klicka för högupplöst bild. Fotograf ska anges.)

(Vinjettbilden) Skumbildning på vattenytan i befintliga avloppsreningsverk är ganska vanligt. PFAS-koncentrationerna i skummet från befintliga reningsprocesser var upp till 100000 gånger högre än koncentrationerna i inflödet till processen. Foto: Sanne Smith

Skumfraktionering i labbmiljö. Foto: Sanne Smith

Sanne Smith. Foto: Ulrika Jansson Klintberg