Neue EU-Verordnung zur Reduzierung von PFAS: Auswirkungen und Maßnahmen

Verordnung und Grenzwerte

Die POP-Verordnung legt Grenzwerte für den Gehalt an POP in festen Stoffen und somit auch in festen Abfallströmen fest. Wenn die Konzentrationen diese Grenzwerte überschreiten, sind bestimmte Abfallbehandlungsmethoden wie „R7 – Rückgewinnung von Bestandteilen, die zur Bekämpfung der Verschmutzung verwendet werden“, nicht zulässig. Die Regeneration oder Reaktivierung von verbrauchter Aktivkohle kann unter diese Definition fallen und ist daher nicht zulässig, wenn die Konzentrationen die folgenden Grenzwerte überschreiten:

• PFOS (höchstens 50 mg/kg)
• PFOA (höchstens 1 mg/kg)
• PFHxS (höchstens 1 mg/kg)

Wenn die Aktivkohle mit PFAS belastet ist, wird sie zu Abfall und ihr Hersteller ist verpflichtet, sie gemäß der nationalen oder europäischen Vorschriften (Abfallrahmenrichtlinie) zu klassifizieren. Liegt die PFAS-Konzentration unter den genannten Grenzwerten und gilt keine andere Einstufung, z.B. in Bezug auf die Gefährlichkeit, handelt es sich um einen normalen Abfallstrom.

Eine weitere relevante Regulierung von PFAS ist in der Neufassung der Bundes-Boden­schutz­verordnung (BBodSchV) zu finden. In dieser ­
werden Prüfwerte für sieben PFAS-­Moleküle festgelegt (Anhang 2, Wirkungspfad Boden-­Grundwasser): Perfluorbutansäure (PFBA) 10 µg/L, Perfluor­hexansäure (PFHxA) 6 µg/L, Perfluor­oktansäure (PFOA) 0,1 µg/L, Perfluornonansäure (PFNA) 0.06 µg/L, Perfluor­butan­-
sulfonsäure (PFBS) 6 µg/L, Perfluor­hexan­sulfonsäure (PFHxS) 0,1 µg/L, Perfluor­oktan­sulfonsäure (PFOS) 0,1 µg/L. Wenn diese Werte an einem bestimmten Standort im Sickerwasser überschritten werden, betrachtet die zuständige Behörde diesen als kontaminiert und kann Schutzmaßnahmen/Sanierung anordnen.

Umgang mit PFAS-belasteter Aktivkohle

Die Aktivkohlefiltration ist eine der besten verfügbaren Technologien zur Entfernung von PFAS aus kontaminierten Abwässern. Allerdings wird die verbrauchte Aktivkohle, sobald sie mit diesen Verbindungen beladen ist, zu festem Abfall und ihre Entsorgung unterliegt der POP-Verordnung. Wenn ein oder mehrere Schwellenwerte (siehe o.g. Punkte) überschritten werden, würde die Reaktivierung der Aktivkohle nicht der POP-Verordnung entsprechen. In diesem Fall muss die Aktivkohle gemäß den örtlichen Vorschriften anderweitig entsorgt werden, z. B. durch Hochtemperaturverbrennung.

Liegt der gemessene PFAS-Gehalt hingegen unter dem relevanten Grenzwert, ist eine Reaktivierung möglich, sofern keine weiteren Auflagen der örtlichen Behörden vorliegen. Derzeit gibt es keinen europaweiten Referenzstandard für die Messung der PFAS-Konzentration auf Aktivkohle. Daher sollte eine Einzelfallprüfung mit der zuständigen Behörde durchgeführt werden, bspw. wie Desotec das im Folgenden berichtet.

Prozess der Einhaltung der Vorschriften

Um die Einhaltung der Rechtsvorschriften zu gewährleisten, hat Desotec ein dreistufiges Projekt durchgeführt.

Die Filtrationsexperten entwickeltelten eine eigene Methode (DSTM37) zur Quantifi­zierung der Aktivkohlebelastung für 24 PFAS-Vertreter. Diese Methode wurde auf der Grundlage des vom regierungsnahen, flämischen Institutsfür technologische Forschung (VITO) festgelegten Standards CMA/3/D1 entwickelt. Diese weiterent­wickelte Methode, die einen, im Vergleich zur Anwendung für Böden, modifizierte Extraktionsschritte beinhaltet, wurde von der zuständigen Behörde akzeptiert und in den Entwurf des maßgeblichen BVT-Blatts (Best Verfügbare Technologien) CMA/3/D1 aufgenommen.

Signifikante Investition in Laborinfrastruktur und Methodenentwicklung, um umfang­reiche Messungen durchführen zu können.
Das Schicksal von 24 PFAS-Substanzen während der thermischen Reaktivierung reell belasteter Aktivkohlen wurde in mehreren Kampagnen mit variierenden Prozessparametern und unter Standardbetriebsbedingungen untersucht. Dabei ist zu beachten, dass die Rauchgasreinigung eine Nachverbrennung und mehrere Wäscherschritte beinhaltet. Um die Zerstörungs- und Entfernungseffizienz (...) zu bestimmen, wurden jeweils die PFAS-Konzentrationen auf der Aktivkohle (SP siehe Abb.), auf der reaktivierten (Produkt-)Kohle (RE) und im Abgas (ST) gemessen. DRE ist dann definiert als Verhältnis des PFAS-Massenstroms in Produkt und Abgas gegenüber des eingehenden PFAS-Massen­stroms mit der beladenen Aktivkohle.

Messung der Zerstörungseffizienz von PFAS

Drei PFAS-beladene Aktivkohlen aus indus­trieller Anwendung unterschiedlicher Konzentrationen wurden untersucht. Während des Prozesses schwankte die Temperatur in der Nachverbrennungskammer zwischen 900 und 1.100 °C.

Die PFAS-Konzentration von beladener und reaktivierter Aktivkohle (SP bzw. RE siehe Abb.) wurde mit der oben genannten Methode gemessen. Die PFAS-Emissionen im Reingas („ST“ in Abb. 3) wurden mit der Methode LUC/VI/0032[²] gemessen, die auf der Methode OTM-45[³] der Environmental Protection Agency (EPA) basiert. Zusätzlich wurde die Emission von Tetrafluormethan (CF4), einem Produkt der unvollständigen Verbrennung von PFAS, mit einer Methode gemäß ISO 202644 bestimmt. Beide Gasanalysen wurden von Eurofins Environment Testing Belgium durchgeführt. Bei allen Messungen wurde CF4 nicht oberhalb der Detektionsgrenze gemessen.
Wie in der Abbildung dargestellt, wurden PFAS weder auf der reaktivierten Aktivkohle noch im Reingas oberhalb des Detektionslimits nachgewiesen.

Da in den Wäscherproben der Rauchgasnachbehandlung in allen fünf Messperioden erhöhte Fluorid-Konzentrationen nachgewiesen wurde, kann der Schluss gezogen werden, dass die PFAS-Verbindungen effektiv eliminiert wurden. Dies gilt unabhängig von der Art der Aktivkohle, der auf der beladenen Aktivkohle vorhandenen PFAS-Konzentration oder dem Temperaturbereich nach der Nachverbrennun

Schlussfolgerungen

Aufgrund der analytischen Nachweisgrenze kann der DRE zwar nicht auf vier Dezimalstellen genau bestimmt werden. Es kann aber festgestellt werden, dass unter Desotec-Standardbetriebsbedingungen unabhängig von der PFAS-Beladung ein DRE von mindestens 99,5 % erreicht wurde.Da die 24 PFAS-Sub­stanzen weder in der Gasphase noch auf der Produktkohle, sowie CF4 (in der Gasphase) oberhalb der jeweiligen Detektionsgrenzen bestimmt werden konnten, kann eine technisch vollständige PFAS-Zerstörung schlussgefolgert werden. Darüber hinaus wurden im Wäscher und in den Abgassalzen erhöhte Fluorkonzentrationen festgestellt, was auf eine Mineralisierung des Fluoranteils der PFAS-Moleküle hinweist (s. Abb. unten).

Um einen Aktivkohlefilter für die Adsorption von PFAS auszulegen, müssen zunächst der kontaminierte Massenstrom (m³/h) und idealerweise die Schadstoffkonzentrationen bestimmt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass auch andere organische Stoffe adsorbieren, die oftmals im Summenparameter Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) zusammengefasst werden. Dies sollte bei der Auslegung der Standzeit und der Filtergeometrie berücksichtigt werden.Dies kann anhand der Massentransferzone (MTZ) abgeschätzt werden.

Desotec mit Sitz in Roeselare, Belgien, hat umfangreiche Erfahrung in vielerlei PFAS-Applikationen wie bspw. Prozess-, Sicker- und Abwasserreinigung, Grundwassersanierung und Bodenreinigung und ist dadurch der ideale Ansprechpartner für den Umgang mit PFAS-beladener Aktivkohle. In einigen Fällen übersteigt die mögliche PFAS-Belastung der Aktivkohle (Sättigungsbelastung) die von der POP-Verordnung erlaubten Grenzwerte. In diesem Zusammenhang sind zwei Betriebsarten denkbar:

• Adsorption bis zur Sättigungsgrenze
• und kostenintensive Entsorgung, oder
• Adsorption bis zur POP-Grenze und Reaktivierung (d. h. Rückgewinnung des Adsorptionsmittels) sowie vollständige Zerstörung der PFAS.

Da es sich bei der PFAS-beladenen Aktivkohle um Abfall handelt, muss sie korrekt kategorisiert werden. Idealerweise geschieht dies durch eine Analyse der beladenen Aktivkohle. wie es Desotec als Standardmessung eingeführt hat und auch im Vorfeld eines Projekts anbieten kann.