Analyse toont aan dat er geen significante PFAS-emissies zijn onder goedgekeurde omstandigheden voor afvalverbranding

Fluoropolymeren en hun impact op het milieu

Fluoropolymeren zijn een essentieel onderdeel van de moderne samenleving, zowel in industriële als consumentenapplicaties. Wanneer deze hoogwaardige materialen aan het einde van hun levensduur komen, belanden ze vaak in zowel industrieel als huishoudelijk afval.

In samenwerking met internationale partners hebben onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) de bijdrage van afvalverbranding van fluoropolymeren aan de uitstoot van laag-moleculaire, niet-polymerische gefluoreerde verbindingen geanalyseerd. Hun experimenten met de BRENDA verbrandingsinstallatie bij KIT toonden een bijna volledige vernietiging van fluoropolymeren bij de typische temperaturen en verblijftijden van Europese verbrandingsinstallaties. De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Chemosphere.

In tegenstelling tot fluoropolymeren, die ook wel “polymerische PFAS” worden genoemd en als niet-mobiel en niet-bioaccumulerend worden beschouwd, zijn de gebruikte laag-moleculaire PFAS geïntegreerd in een breed scala aan dispersieve consumentenapplicaties. Ze worden bijvoorbeeld aangetroffen als waterafstotende impregnering in textiel, kleding en papier (zoals pizzadozen en bakpapier). De PFAS-substantiegroep omvat ongeveer 10.000 stoffen, waarbij fluoropolymeren slechts een kleine subgroep van 38 stoffen vertegenwoordigen.

Sommige laag-moleculaire PFAS zijn schadelijk voor de gezondheid en zijn in verband gebracht met orgaanschade en kanker. Deze stoffen accumuleren in grondwater en bodem, wat leidt tot milieuproblemen op veel locaties en de gezondheid van de bevolking kan beïnvloeden. Fluoropolymeren daarentegen hebben een zeer groot molecuulgewicht en worden daarom als veilig voor de gezondheid en het milieu beschouwd.

Onderzoekers onderzoeken de efficiëntie van verbrandingsprocessen

Een onderzoeksteam onder leiding van Dr. Hans-Joachim Gehrmann van het Instituut voor Technische Chemie (ITC) van KIT heeft geanalyseerd of en in welke mate laag-moleculaire PFAS in het milieu worden vrijgegeven door de verbranding van fluoropolymeren. In samenwerking met Gujarat Fluorochemicals, een toonaangevende Indiase producent van fluoropolymeren, voerden de wetenschappers tests uit met de BRENDA proefverbrandingsinstallatie bij KIT. Tijdens hun tests verbrandden de onderzoekers fluoropolymeren en maten ze de PFAS-concentratie in scrubberwater, as en rookgas.

Het doel van de experimenten was om te bepalen of de standaard verbrandingsomstandigheden van gemeentelijke en industriële afvalverbrandingsinstallaties voldoende zijn voor een volledige mineralisatie van fluoropolymeren. De onderzoekers voerden hun experimenten uit bij twee verschillende temperaturen: 860 graden Celsius, wat overeenkomt met de Europese normen voor huishoudelijk afval, en 1.095 graden Celsius, een typische temperatuur voor de verbranding van gevaarlijk afval. In beide gevallen was de minimale verblijftijd voor rookgas in de verbrandingskamer twee seconden.

“We hebben aangetoond dat een reductiegraad van fluoropolymeren van meer dan 99,99% kan worden bereikt bij een verbrandingstemperatuur van 860 graden Celsius en een verblijftijd van twee seconden. Dit betekent dat we een bijna volledige mineralisatie van de fluoropolymeren hebben bereikt onder voorwaarden die typisch zijn voor gemeentelijke afvalverbranding,” zei Gehrmann.

“Verbranding bij 1.095 graden Celsius resulteerde niet in een significant hogere reductiegraad, wat suggereert dat een hogere temperatuur geen grote impact heeft op de mineralisatie van fluoropolymeren.” Voor de experimenten in de verbrandingskamer koos het team een representatieve staalmix die 80% van de wereldwijd commercieel gebruikte fluoropolymeren dekt, waaronder polytetrafluorethyleen (PTFE, ook bekend als Teflon), polyvinylideenfluoride (PVDF), perfluoroalkoxy alkaan (PFA) en fluoroelastomeren (FKM).

Monstername vond plaats in verschillende fasen van het verbrandingsproces: na de verbrandingskamer, stroomafwaarts van de ketel en uit het rookgas in de schoorsteen. Het team analyseerde ook monsters van afvalwater en vaste residuen. Analytische methoden zoals gaschromatografie gekoppeld aan massaspectrometrie werden gebruikt om PFAS te identificeren en nauwkeurig te kwantificeren.

“De resultaten zijn goed nieuws voor de volledige verwijdering van fluoropolymeren in gemeentelijke afvalverbranding volgens Europese normen,” zei Gehrmann. Hij merkte echter op: “Er zijn andere manieren waarop PFAS in het milieu kunnen komen, en deze moeten worden geanalyseerd en beoordeeld.”