15. Dezember 2023
Henriette zu Doha
Klärschlamm | PFAS | Pyrolyse | Unkategorisiert

Pyro­lyse elimi­niert nicht nur PFAS aus Klär­schlämmen, die Biochar absor­biert zudem PFAS in konta­mi­nierten Böden

Per- und poly­fluo­rierte Alkyl­sub­stanzen (PFAS) sind eine große Gruppe synthe­ti­scher Verbin­dungen, die dazu neigen, Wasser, Nahrungs­ketten und Böden über Gene­ra­tionen hinweg zu konta­mi­nieren. Zu den Quellen der PFAS-Konta­mi­na­tion zählen Papier­fa­briken, Depo­nien, Brand­be­kämp­fungs­schu­lungs­ein­rich­tungen und Fluor­che­mie­an­lagen. Nach jahr­zehn­te­langer Nutzung sind PFAS allge­gen­wärtig in Böden, Grund­wasser und Ober­flä­chen­wasser. Dies setzt Abwas­ser­auf­be­rei­tungs­an­lagen unter Druck, die Abfall­ströme ange­messen zu behan­deln, um eine weitere Ausbrei­tung von PFAS-Chemi­ka­lien zu verhin­dern, und erhöht den Druck, konta­mi­nierte Böden zu sanieren. Hier kommt nun Biochar (Pflan­zen­kohle) ins Spiel.

 

Quelle: https://www.lemonde.fr/en/les-decodeurs/article/2023/02/23/forever-pollution-explore-the-map-of-europe-s-pfas-contamination_6016905_8.html

Wissen­schaft­liche Unter­su­chungen haben gezeigt, dass PFAS aus Klär­schlämmen durch den Pyro­ly­se­pro­zess elimi­niert werden. Kundu et al. (2021) fanden heraus, dass > 90 % der PFOS und PFOA im Klär­schlamm in einem inte­grierten Pyro­lyse-Verbren­nungs­pro­zess zerstört wurden. Erkennt­nisse des US-ameri­ka­ni­schen EPA-Büros für Forschung und Entwick­lung (2021), die an der kommer­ziell instal­lierten PYREG-Pyro­ly­se­an­lage des US-ameri­ka­ni­schen Unter­neh­mens Biof­orce­tech durch­ge­führt wurden, zeigen, dass eine Pyro­lyse bei 600 °C für 10 Minuten und die Verbren­nung von Pyro­ly­se­gasen bei 850 °C PFAS aus dem Klär­schlamm elimi­nieren. Biof­orce­tech (2021) hat über 38 PFAS-Verbin­dungen unter­sucht, die bei ihrem Pyro­lyse- und Pyro­ly­segas-Verbren­nungs­pro­zess in der Pflan­zen­kohle die Nach­weis­grenze einhalten oder bis unter diese entfernt wurden. In der Klär­an­lage Fåre­vejle in Däne­mark hat die Pyro­lyse von Klär­schlamm bei einer Tempe­ratur von 650 °C und einer Verweil­zeit von mehr als 3 Minuten gezeigt, dass alle sieben zuvor im Ausgangs­ma­te­rial nach­ge­wie­senen PFAS-Verbin­dungen elimi­niert wurden.

Zusätz­lich zur PFAS-Zerstö­rung bindet Pflan­zen­kohle aus Schlämmen, die als Sorp­ti­ons­mittel verwendet wird, aufgrund ihrer großen Ober­fläche und Eigen­schaften bereits vorhan­dene Schad­stoffe. Was ist ein Sorp­ti­ons­mittel? Frühere Studien haben postu­liert, dass eine große Ober­fläche, Poro­sität und ein hoher Kohlen­stoff­ge­halt für die Sorp­tion orga­ni­scher Schad­stoffe wichtig sind (Ahmad et al., 2014, Corne­lissen et al., 2005; Hale et al., 2016; Zimmerman et al., 2004). Heut­zu­tage ist Aktiv­kohle (AC), in der Regel aus fossilen Kohle­quellen wie Anthrazit, aufgrund ihrer hohen Poro­sität und ihres hohen Kohlen­stoff­ge­halts das am häufigsten verwen­dete Sorp­ti­ons­mittel zur Boden­sa­nie­rung (Hage­mann et al., 2018). Pflan­zen­kohle ist eine Alter­na­tive zu Aktiv­kohle, deren Herstel­lung kost­spielig sowie chemisch und ener­gie­in­tensiv sein kann (Ahmed et al., 2019). Der Haupt­vor­teil von Pflan­zen­kohle gegen­über AC ist ihre größere Nach­hal­tig­keit, wie eine Endpunkt-Lebens­zy­klus­ana­lyse (Spar­revik et al., 2011) aufgrund ihres Poten­zials zur Kohlen­stoff­bin­dung (Smith, 2016) und des gerin­geren Einsatzes von Chemi­ka­lien (Zheng et al.) zeigt. , 2019). Pflan­zen­kohle wird häufig aus holz­ba­sierten Quellen herge­stellt (Hale et al., 2016). Aus kreis­lauf­wirt­schaft­li­cher Sicht ist es jedoch mindes­tens genauso attraktiv, leicht konta­mi­nierte Abfälle wie Klär­schlamm als Substrat für die Produk­tion von Pflan­zen­kohle-Sorben­tien zu verwenden. Die Pyro­lyse von Klär­schlamm zu Biochar ist die Möglich­keit einer nach­hal­ti­geren Abfall­be­wirt­schaf­tungs­al­ter­na­tive zur Depo­nie­rung oder Verbren­nung, da sie viele der im Schlamm vorhan­denen Schad­stoffe, einschließ­lich eines Groß­teils der PFAS (Sajjadi et al., 2019), entfernen und ein Sorp­ti­ons­mittel für PFAS darstellen.

Klär­schlamm-Biochar als wirk­same PFAS-Sorbentien

Im Mai 2023 gab es nun eine bahn­bre­chende Studie, die zeigt, dass Pflan­zen­kohle aus rohem und ausge­faultem Klär­schlamm in den meisten Umwelt­kon­texten als wirk­sames Sorp­ti­ons­mittel für PFAS einge­setzt werden kann, mit ähnli­chen oder besseren Effi­zi­enzen als AC. Diese Studie wird mit Biokohle durch­ge­führt, die bei Lindum AS (Drammen, Norwegen) durch lang­same Pyro­lyse bei 700 °C und einer Verweil­zeit von 20 Minuten für WCBC und SSBC2 und 40 Minuten für SSBC1 unter Verwen­dung der Biogreen-Tech­no­logie herge­stellt wird. „Hohe Poro­sität im rich­tigen Größen­be­reich und Kohlen­stoff­ge­halt waren wahr­schein­lich die Haupt­pa­ra­meter, die für die hohe Sorp­ti­ons­stärke verant­wort­lich waren, die in den aus Schlamm gewon­nenen Biokohlen beob­achtet wurde, zusammen mit einem mögli­chen Einfluss funk­tio­neller Amin­gruppen.“ (Krahn, Corne­lissen et al. 2023).

Laut dem Forschungs­team von Prof. Corne­lissen sollten weitere Studien einen größeren Bereich von Pflan­zen­koh­le­proben unter­su­chen, die bei unter­schied­li­chen Pyro­ly­se­tem­pe­ra­turen herge­stellt wurden, um die für die PFAS-Sorp­tion idealen Eigen­schaften wie Ober­fläche, Poren­vo­lumen, Kohlen­stoff­ge­halt und Mine­ral­ge­halt (haupt­säch­lich Ca und Fe) zu iden­ti­fi­zieren ). Schließ­lich könnte die Unter­su­chung der Auswir­kung der Akti­vie­rung von Schlamm­kohlen auf die Sorp­ti­ons­stärke nütz­lich sein, um deren Sorp­ti­ons­ei­gen­schaften weiter zu verbessern.

0 Kommentare

Einen Kommentar abschicken

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert

DAS KÖNNTE SIE AUCH INTERESSIEREN

Cele­bra­ting 15 years!

Cele­bra­ting 15 years!

Vom Garagen StartUp zum Marktführer Heute vor 15 Jahren wurde PYREG von Helmut Gerber (CTO) gegründet. Er startete das Unternehmen buchstäblich aus seiner Garage. Die PYREG Helmut Gerber Ingenieurbüro GmbH (heute PYREG GmbH) wurde 2009 als Spin-off...

Grüne Fern­wärme für die Stadt­werke Grevesmühlen

Grüne Fern­wärme für die Stadt­werke Grevesmühlen

Novocarbos grüne Wärmelösung entzieht jährlich 3.200 t CO2 Die Kooperation zwischen den Stadtwerken Grevesmühlen und dem Hamburger Cleantech-Unternehmen Novocarbo zur Dekarbonisierung des kommunalen Fernwärmenetzes auf Basis der PYREG-Technologie...