Wo im System sollten PFAS entfernt werden? Am besten direkt beim Industrieunternehmen, das PFAS produziert oder verwendet. Dort sind die Wassermengen gering, aber die Konzentration hoch, was die Behandlung relativ kostengünstig und effizient macht. Da PFAS bereits in der Umwelt verbreitet ist, muss auch die öffentliche Hand Maßnahmen ergreifen. Besonders in Trinkwasser- und Abwasseraufbereitungen können Lösungen eingebaut werden. Dort sind die Mengen an Wasser viel größer und die PFAS-Konzentrationen durch Verdünnung bereits deutlich niedriger. Jeder Einzelne kann sich auch selbst schützen, indem er sein Trinkwasser zu Hause mit speziellen Filtern reinigt. Da diese Filter jedoch teuer sind, wird das vermutlich nur selten gemacht.

Mehrstufige Verfahren

Die Behandlung von PFAS erfordert meist mehrstufige Verfahren. Es geht darum, die PFAS-Substanzen zu separieren, um diese höher konzentrierten Mengen im nächsten Schritt zu beseitigen. Die separative Vorbehandlung erfüllt meist zwei Zwecke: Zum einen wird das Abwasser gereinigt, um nach der Entfernung der PFAS entweder in den Produktionsprozess rückgeführt oder sicher in die Kanalisation oder ein Gewässer geleitet zu werden. Zum anderen wird das Volumen der mit PFAS-belasteten Phase reduziert, sodass die Kosten für die meist energieintensive destruktive Nachbehandlung minimiert werden können. Destruktive Verfahren wandeln die PFAS-Substanzen in ihre Einzelteile oder in andere weniger problematische Substanzen um.

Einige Verfahren reinigen alle vorhandenen Stoffe, während andere nur gezielt PFAS entfernen. Wenn nur PFAS gezielt behandelt wird, spart das Kosten und es können vorhandene Anlagen zur Reinigung anderer Schadstoffe weiter genutzt werden.

Ein Überblick über die separativen Verfahren

Membranfiltration
Hierzu gehören die Umkehrosmose (Reverse Osmosis) und die Nanofiltration. Durch eine halbdurchlässige Membran mit extrem feinen Poren wird Wasser gefiltert. Dies geschieht teilweise unter hohem Druck (4-7 bar). Es können 90-99 Prozent der PFAS entfernt werden, inklusive der kurzkettigen Varianten.

Vorteile der Membranfiltration

✅ Sehr hohe Rückhalteraten für PFAS, besonders durch Umkehrosmose

✅ Funktioniert zuverlässig für Trinkwasseraufbereitung

✅ Keine chemischen Zusatzstoffe nötig

Nachteile & Herausforderungen

❌ Hohe Kosten für Membranen und Betrieb

❌ Membranverstopfung durch organische Stoffe oder Kalk

❌ Abwasserproblem: Das zurückgehaltene PFAS-Konzentrat muss sicher entsorgt oder weiter behandelt werden.

Aktivkohlefiltration
Hochporöse Aktivkohle, die Schadstoffe durch Adsorption bindet. Besonders langkettige PFAS (z.B. PFOA,PFOS, etc.) lassen sich effektiv entfernen, während kurzkettige Varianten schwerer zurückzuhalten sind.

Vorteile der Aktivkohlefiltration

✅ Erprobte Technologie mit weltweiter Anwendung

✅ Einfache Installation in Wasseraufbereitungsanlagen und Haushalten

✅ Keine Chemikalien notwendig – rein physikalischer Prozess

Nachteile & Herausforderungen

❌ Begrenzte Kapazität: Aktivkohle sättigt sich mit der Zeit und muss regeneriert oder ersetzt werden.

❌ Weniger wirksam für kurzkettige PFAS, die schwerer adsorbieren

❌ Entsorgungsproblem: Beladene Aktivkohle enthält konzentrierte PFAS und muss sicher entsorgt oder verbrannt werden.

Surface Activated Foam Fractionation (SAFF)
Die Surface Activated Foam Fractionation (SAFF) nutzt die schaumbildenden Eigenschaften von PFAS, um diese gezielt (selektiv) aus kontaminiertem Wasser zu extrahieren. Daher ist diese Methode äußerst kosteneffizient. Es werden feine Luftblasen erzeugt. PFAS-Moleküle sind hydrophob und haften an den Gasblasen. An der Oberfläche entsteht ein stabiler Schaum mit hochkonzentriertem PFAS. Diese Technik ist besonders effektiv für geringe PFAS-Konzentrationen und wird häufig zur Sanierung von Grund- und Oberflächenwasser eingesetzt.

Vorteile der SAFF-Technologie

✅ Sehr effektiv für lang- und kurzkettige PFAS

✅ Niedriger Energieverbrauch im Vergleich zu Umkehrosmose oder Aktivkohlefiltration

✅ Kein zusätzlicher Chemikalieneinsatz erforderlich

✅ Kann große Wassermengen behandeln

Nachteile & Herausforderungen

❌ Schaum muss sicher entsorgt oder weiterbehandelt werden

❌ Nicht für extrem hohe PFAS-Konzentrationen geeignet

❌ Abhängig von Wasserchemie (z. B. pH-Wert, Temperatur)

Ionentauscher
Spezielle anionische Harze werden verwendet, da PFAS negativ geladene Moleküle sind. Die Harze enthalten positiv geladene Gruppen, die mit den PFAS reagieren. Nach Sättigung müssen die Harze ausgetauscht werden.

Vorteile der Ionentauscher-Filtration

✅ Sehr hohe PFAS-Entfernungseffizienz (auch für kurzkettige PFAS, die Aktivkohle schlechter adsorbiert)

✅ Längere Lebensdauer als Aktivkohlefilter

✅ Regenerierbar – reduziert langfristige Kosten

Nachteile & Herausforderungen

❌ Hohe Anschaffungskosten für selektive Harze

❌ Regeneration benötigt Chemikalien & erzeugt Abfall

❌ Muss oft mit anderen Verfahren (z. B. Aktivkohle) kombiniert werden

Ein Überblick über destruktive Verfahren

Thermische Zersetzung
Dabei werden die extrem stabilen Kohlenstoff-Fluor-Bindungen (C-F-Bindungen) durch hohe Temperaturen über 1.000 °C aufgespalten. PFAS zerfallen in harmlose Endprodukte.

Vorteile der thermischen Zersetzung

✅ Komplette Zerstörung von PFAS – keine Filterrückstände wie bei Aktivkohle oder Membranfiltration

✅ Verfügbar in bestehenden Hochtemperaturanlagen

✅ Anwendbar für PFAS-kontaminierte Feststoffe (z. B. Böden, Schlämme, Filtermaterialien)

Nachteile & Herausforderungen

❌ Sehr hohe Temperaturen erforderlich (≥ 1.000 °C), hoher Energieverbrauch

❌ Bildung von Fluorwasserstoff (HF), der sicher behandelt werden muss

❌ Nicht alle Verbrennungsanlagen sind für PFAS geeignet – zu niedrige Temperaturen können toxische Nebenprodukte erzeugen. Welche Temperaturen benötigt werden, um PFAS rückstandslos zu beseitigen, ist in der Wissenschaft noch umstritten.

Elektrochemische Oxidation
Mithilfe elektrischer Spannung werden hochreaktive Radikale erzeugt. Diese zerlegen die C-F-Bindungen der PFAS-Moleküle. Die Endprodukte sind meist CO2, Fluoridionen und harmlose organische Substanzen.

Vorteile der elektrochemischen Oxidation

✅ Zerstört PFAS vollständig – keine Abfallprobleme wie bei Aktivkohle oder Ionenaustausch

✅ Kein zusätzlicher Chemikalieneinsatz erforderlich

✅ Kann sowohl lang- als auch kurzkettige PFAS abbauen

Nachteile & Herausforderungen

❌ Hoher Energieverbrauch, insbesondere für stark kontaminiertes Wasser

❌ Materialkosten für Spezialanoden (z. B. Bor-dotierter Diamant) sind hoch.

❌ Bildung unerwünschter Nebenprodukte möglich (z. B. Chlorverbindungen)

Superkritische Nassoxidation
Die Superkritische Nassoxidation (SCWO – Supercritical Water Oxidation) nutzt die besonderen Eigenschaften von superkritischem Wasser, um PFAS effizient in harmlose Bestandteile zu zerlegen. Verwendet wird Wasser über seiner kritischen Temperatur und seinem kritischen Druck.  PFAS werden in CO₂, Wasser (H₂O) und Fluoridionen (F⁻) zerlegt. Es entstehen keine schädlichen Nebenprodukte wie toxische Abgase oder unvollständig abgebaute PFAS-Fragmente.

Vorteile der SCWO-Technologie

✅ Nahezu vollständige Zerstörung von PFAS (> 99,99 % Umwandlungsrate).

✅ Funktioniert für langkettige und kurzkettige PFAS

✅ Kein Abfallproblem, da PFAS nicht nur entfernt, sondern zerstört werden

✅ Fluoridionen (F⁻) können weiterverwendet oder sicher entsorgt werden.

Nachteile & Herausforderungen

❌ Sehr großer Energiebedarf, da sehr hohe Temperaturen und hoher Druck benötigt werden

❌ Korrosion und Materialverschleiß, da superkritisches Wasser sehr reaktiv ist

❌ Teure Anlagen und hoher Wartungsaufwand

ACAT als Partner für Pilotprojekte

ACAT beschäftigt sich sehr intensiv mit der PFAS-Thematik und steht in kontinuierlichem Austausch mit Lieferant:innen. Wir haben das Ziel, immer am neuesten technologischen Stand zu sein und Trends frühzeitig zu erkennen. Darüber hinaus möchten wir Seite an Seite mit unseren Kund:innen an konkreten und zukunftsorientierten Lösungen arbeiten. Dabei stehen wir für Gespräche und konkrete Pilotprojekte zur Verfügung. Sie haben Interesse? Dann nehmen Sie mit uns Kontakt auf!