Ein Forschungsteam führender internationaler Institutionen wie der Rice University und der Carnegie Mellon University hat kürzlich einen innovativen Fahrplan erarbeitet, der darauf abzielt, mithilfe heterogener Katalyse perfluorierte und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) – sogenannte „permanente Chemikalien“ – effektiv abzubauen und damit weltweit Wasserquellen zu verschmutzen.

In einem Artikel, der in der Fachzeitschrift *Nature Water* veröffentlicht wurde, lieferte das Forschungsteam eine detaillierte Bewertung der aktuellen Anwendung katalytischer Technologien zur Behandlung von PFAS und schlug eine Reihe innovativer Methoden vor, um die Grenzen bestehender Technologien zu überwinden. Das Team betonte die Notwendigkeit, einen umfassenden Leistungsindex zu etablieren, der die realen Vorteile für Umwelt und öffentliche Gesundheit widerspiegelt, um die Weiterentwicklung katalytischer Technologien voranzutreiben.

Michael Wong, Leiter des Fachbereichs Chemie- und Bioingenieurwesen an der Rice University, weist darauf hin, dass die Katalysetechnologie zwar Hoffnung für den Abbau von PFAS-Molekülen bietet, die derzeitigen Methoden jedoch noch weit von optimal entfernt sind. Er fordert intelligentere Designs, eine ausgefeiltere Prozessintegration und differenziertere vergleichende Technologieansätze, um ein Gleichgewicht zwischen Energie-, Kosten- und Toxizitätsreduzierung zu finden.

PFAS sind aufgrund ihrer starken Kohlenstoff-Fluor-Bindungen extrem persistent und in der Umwelt schwer abbaubar. Herkömmliche Wasseraufbereitungsverfahren können sie zwar vom Wasser trennen, aber nicht vollständig abbauen. Das Forschungsteam schlug vor, dass die heterogene Katalysetechnologie PFAS nicht nur abtrennen, sondern auch in harmlose Nebenprodukte mineralisieren könnte. Diese Technologie steht jedoch derzeit vor Herausforderungen wie geringer Selektivität, unvollständiger Defluorierung und hohem Energieverbrauch.

Um diese Probleme zu lösen, schlug das Forschungsteam einen Vorbehandlungsschritt zur Vereinfachung komplexer PFAS-Gemische und einen sequenziellen Prozessablauf zum schrittweisen Abbau der PFAS-Moleküle vor. In jedem Schritt wird ein spezieller Katalysator verwendet, der auf die chemische Struktur der jeweiligen Phase abgestimmt ist, wodurch sichergestellt wird, dass auch komplexe PFAS-Gemische effektiv zerstört werden können.

Das Forschungsteam führte zudem eine neue Energiekennzahl ein – den elektrischen Energieverbrauch pro Defluorierungsstufe (EEOD) –, um die Effizienz verschiedener Katalysatorsysteme besser vergleichen zu können. Darüber hinaus betonten sie die Bedeutung interdisziplinärer Zusammenarbeit und des offenen Datenaustauschs für die Verbesserung von PFAS-Behandlungsstrategien.

Diese Forschung liefert neue Ideen und Methoden zur Bewältigung der globalen Herausforderung der PFAS-Verschmutzung und soll die weitere Anwendung und Entwicklung der Katalysetechnologie im Bereich der Umweltpolitik fördern.

Weitere Informationen: Sarah Glass et al., „Vorteile, Grenzen und Schlüsselinnovationen heterogener katalytischer Plattformen zur PFAS-Zerstörung“, *Nature Water Resources* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Nature Water*