Ziel des Forschungsvorhabens »PFAS-Lösch« war es, eine energie- und zugleich ressourceneffiziente Methode zu entwickeln, mit der PFAS (auch bekannt als per- and polyfluoroalkyl substances) aus hochkomplexen belasteten Löschwässern entfernt werden können und dies in einem zweiten Schritt ökobilanziell zu bewerten.
Um Großbrände von Kraftstoffen und Lösemitteln beispielsweise auf Flug- und Binnenhäfen, in Raffinerien oder in Lagereinrichtungen der Industrie effektiv löschen zu können, ist der Einsatz von Schaumlöschmitteln mit PFAS unerlässlich. Doch PFAS sind in der Natur kaum oder nur sehr schlecht abbaubar und z. T. toxisch. Sie schädigen die Umwelt und sollten daher keinesfalls in Böden und Gewässer gelangen. Zur Reduktion der Eintragsmengen von PFAS in die Umwelt müssen PFAS-haltige Löschwässer aufgefangen und anschließend fachgerecht entsorgt werden.
Etablierte Verfahrensweisen zur Behandlung von Löschschäumen sind jedoch nicht PFAS-spezifisch und sehr kostenintensiv. Die zurzeit gängige Methode zur Abtrennung von PFAS-Verbindungen ist die Adsorption an Aktivkohle. Aufgrund der sehr geringen Adsorberkapazitäten der PFAS sind sehr große Filteranlagen erforderlich.
Fraunhofer UMSICHT und die Cornelsen Umwelttechnologie GmbH entwickelten ein neues Verfahren, mit dem sich PFAS effektiv und kostengünstig noch am Einsatzort aus dem anfallenden Löschwasser entfernen lassen. Dieses Verfahren basiert auf einer bestehenden Gemeinschaftsentwicklung zur Aufreinigung von PFAS-belastetem Grundwasser und kombiniert die Aktivkohle-Adsorption mit einer vorgeschalteten Reinigungsstufe. Fraunhofer UMSICHT entwickelte die auf ein reales Löschwasser angepassten Prozess-Chemikalien, erprobte diese im Labormaßstab und stellte geeignete Methoden zur Prozessanalytik bereit. Das Kombinationsverfahren wurde dann in der mobilen Pilotanlage bei der Cornelsen Umwelttechnologie GmbH (s. Bild) getestet. Die gemeinsamen Aktivitäten resultierten u. a. in einem ersten Platz beim Innovationspreis 2017/2018 und in einem dritten Platz beim Umweltwirtschaftspreis NRW 2022, ausgelobt vom Netzwerk für Wirtschaft in Nordrhein-Westfalen ZENIT e. V.
In der Vorbehandlung wird dem verunreinigten Wasser die Additivlösung »PerfluorAd®« zugegeben, die ein Ausfällen der gelösten PFAS-Verbindungen bewirkt. Dadurch müssen weniger Prozessmittel eingesetzt und weniger PFAS-kontaminierter Sonderabfall entsorgt werden. Dies führt insbesondere bei der Löschwasser-Aufbereitung mit sehr hoher PFAS-Belastung zu erheblichen Kostenreduzierungen gegenüber herkömmlichen Methoden. Das »PerfluorAd®« -Verfahren vereinigt noch weitere positive Aspekte: Die spezifischen Fällungsmittel werden aus dem Bereich der grünen Chemikalien ausgewählt. Das heißt unter anderem, dass sie auf natürlichen Rohstoffen basieren, keine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellen und nach der Nutzung natürlich abgebaut werden. Zudem lässt sich das Projektergebnis auf andere Anwendungsfälle zur Reinigung PFAS-kontaminierter Wässer übertragen:
Ziel der ökobilanziellen Untersuchungen des Fraunhofer UMSICHT war es, das im Rahmen des Vorgängerprojekts entwickelte »PerfluorAd®«-Verfahren zur Behandlung von Löschschaumwässern mit alternativen Aufbereitungverfahren – Adsorption auf Basis von Aktivkohle und thermische Hochtemperaturverbrennung (Benchmarking) – zu vergleichen und damit belastbare Aussagen über die ökologischen Vorteile des Verfahrens zu ermöglichen.
Die Ergebnisse der Ökobilanz zeigen, dass das PerfluorAd®-Verfahren die beiden anderen Behandlungstechnologien in allen Umweltverträglichkeitskategorien mit Ausnahme des Ozonabbaus übertrifft. (Details zur Bewertung: siehe »Weitere Informationen«)
Laufzeit: November 2016 bis Dezember 2019
Fördermaßnahme: KMU-innovativ, Anwendungsbereich Nachhaltiges Wassermanagement im Technologiefeld »Ressourceneffizienz und Klimaschutz«
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT