Revolutionäre Technologie zur PFAS-Zerstörung

Das 2020 gegründete ETH-Zürich-Spin-off Oxyle hat eine innovative Technologie entwickelt, die auf einem piezoelektrischen Katalysator basiert. Damit lassen sich PFAS und andere Mikroschadstoffe in harmlose mineralische Bestandteile wie Fluorid- und Sulfat-Ionen sowie CO₂ zersetzen.

Im Gegensatz zu alternativen Zerstörungsmethoden wie der Elektrooxidation oder der superkritischen Wasseroxidation bietet die Oxyle-Technologie erhebliche Vorteile. Sie nutzt bewährte Wasseraufbereitungstechniken, wie zum Beispiel turbulente Strömungen, zur Aktivierung der Katalysatoren, was die Implementierung beschleunigt und den Energieverbrauch bis um das 15-fache reduziert. Mit einem Energieverbrauch von weniger als 1 kWh/m³ ist dieses Verfahren daher besonders wirtschaftlich. Für Tiefbauunternehmen beispielsweise bedeutet dies eine effiziente Lösung zur Behandlung von kontaminiertem Bodenaushub und Grundwasser.

Außerdem erzeugt die Oxyle-Technologie keinerlei Sekundärabfälle und baut Schadstoffe vollständig ab. Dazu kommt: Die Flexibilität und Skalierbarkeit der Methode ermöglichen die Anpassung an unterschiedliche Anforderungen und Projekte. Dies macht die Technologie besonders attraktiv für den Einsatz in diversen Tiefbauszenarien, von kleinen Sanierungsprojekten bis hin zu großflächigen Erdsanierungen.

Technische Details der PFAS-Behandlung

Der patentierte Prozess zur PFAS-Zerstörung von Oxyle basiert auf den eigens entwickelten Katalysatoren. Das nanoporöse Material des piezoelektrischen Katalysators bietet eine große Oberfläche für die Adsorption organischer Mikroverunreinigungen. Mechanische Einflüsse wie fließendes Wasser werden durch den piezoelektrischen Effekt in elektrische Potenziale umgewandelt, die Reduktions- und Oxidationsreaktionen auslösen. Dadurch werden die Schadstoffe schrittweise in ihre mineralischen Bestandteile zerlegt. Ein Wirbelbettreaktor maximiert die Energieausbeute durch die präzise Steuerung der Fluiddynamik. Die Technologie wird durch einen Scale-out-Ansatz skaliert, bei dem mehrere Katalysatorkartuschen parallel geschaltet werden. Die erforderliche Verweilzeit wird durch eine Serienschaltung erreicht, wobei die Kontaktzeit häufig zwischen 30 und 60 Minuten liegt. Diese Flexibilität ermöglicht eine einfache Integration in bestehende Wassermanagement-Systeme.

Darüber hinaus werden je nach Konzentration der im Wasser gelösten mineralischen und organischen Stoffe Techniken zur Aufkonzentrierung von PFAS eingesetzt, um den Volumenstrom zu verringern und die Energieeffizienz zu erhöhen. Herkömmliche Membranfiltrationstechniken können die PFAS-Konzentration bis zu zehnmal verdichten, während ein spezielleres Verfahren, die sogenannte selektive Schaumfraktionierung, eine bis zu fünfzigmal höhere Konzentration erreicht. Dabei werden kleine Luftblasen durch das Wasser geleitet, die die PFAS-Moleküle anziehen und an die Oberfläche transportieren. Besonders für den Rohrleitungsbau ist dieser Vorgang relevant, da dort oft große Mengen an kontaminiertem Wasser aufbereitet werden müssen.

Mithilfe von maschinellem Lernen und einer Kombination aus etablierten Wasserqualitäts-Sensoren kann der Abbau von PFAS zusätzlich in Echtzeit bestätigt werden. Diese Echtzeitdaten ermöglichen eine Anpassung der Behandlungsintensität an den aktuellen Bedarf, was zu erheblichen Energieeinsparungen führt. Für Tiefbauunternehmen ist dieser Punkt interessant, da ihnen eine präzise Kontrolle und Dokumentation des Sanierungsprozesses ermöglicht wird, was für behördliche Genehmigungen von großer Bedeutung ist.

Praktische Anwendung und erfolgreiche Demonstration

Ein Beispiel unseres Lösungsansatzes findet sich bei einem Umweltsanierungsunternehmen in der Schweiz, das mit PFAS-kontaminiertem Grundwasser aus früheren Löschschaumübungen konfrontiert war. Die Verantwortlichen konnten hier bereits von der Oxyle-Technologie profitieren: Die PFAS-Konzentration wurde durch eine Kombination aus Schaumfraktionierung, Destruktion und Online-Überwachung effektiv reduziert. Die Ausgangskonzentration wurde von etwa 750 ng/l auf etwa 7.500 ng/l erhöht und anschließend auf unter 50 ng/l gesenkt, was einer Zerstörungsrate von über 99 Prozent entspricht. Weitere Anwendungen dieser Art könnten in Zukunft bei der Sanierung von kontaminierten Industriestandorten im Rahmen von Tiefbauprojekten zum Einsatz kommen.

Nachhaltige Integration neuer Technologien

Die Oxyle-Technologie zur vollständigen Zerstörung von PFAS stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Wasseraufbereitung dar. Sie bietet eine nachhaltige und kosteneffiziente Lösung zur Entfernung dieser Langzeitchemikalien und anderer organischer Mikroverunreinigungen. Tiefbau- und Rohrleitungsbauunternehmen haben die Möglichkeit, durch den Einsatz dieser Technologie einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz und zur öffentlichen Gesundheit zu leisten und regelkonform gemäß der geltenden Gesetze und Verordnungen wie dem Bundesbodenschutzgesetz (BBodSchG) oder dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) zu arbeiten. Die Integration dieser Technologie in Bauprozesse könnte nicht nur die Umweltauswirkungen von Projekten minimieren, sondern auch neue Geschäftsfelder in der Bodensanierung und Wasserwirtschaft eröffnen.