Wenn es um Umweltschadstoffe geht, gibt es nur wenige Substanzen, die problematischer sind als PFOA. PFOA, auch bekannt als Perfluoroctansäure, ist eine sogenannte „ewige Chemikalie“, die Tausende von Jahren benötigt, um sich in der Umwelt abzubauen. Obwohl die Verwendung von PFOA in den letzten Jahren weitgehend eingestellt wurde, stellt es nach wie vor eine erhebliche Gefahr für die Gesundheit von Mensch und Umwelt dar.
Jetzt gibt es jedoch vielleicht Hoffnung am Horizont. Ein Forscherteam der Rice University hat einen lichtbetriebenen Katalysator entwickelt, der PFOA in Wasserproben schnell abbauen kann. Der Katalysator besteht aus Bornitrid, einem gewöhnlichen und handelsüblichen Pulver, das gerne in der Kosmetik eingesetzt wird. Bei der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 254 Nanometern wurde festgestellt, dass der Bornitrid-Katalysator 99 % des PFOA innerhalb weniger Stunden zerstört.
Ergebnisse noch nicht ideal
„Das war großartig, denn PFOA ist ein zunehmend problematischer Schadstoff, der wirklich schwer zu zerstören ist“, so Studienautor So Wong. „Aber es war auch nicht unbedingt ideal, weil das Bornitrid durch kurzwellige UV-Strahlung aktiviert wurde, und die Atmosphäre filtert fast die gesamte kurzwellige UV-Strahlung des Sonnenlichts heraus. Wir wollten die Fähigkeit des Bornitrids, Energie aus anderen Wellenlängen des Sonnenlichts zu gewinnen, so weit wie möglich ausbauen.“
Langwelliges UV, oder UV-A, hat eine Wellenlänge von etwa 315–400 Nanometern. Es verursacht Sonnenbräune und Sonnenbrand und ist im gewöhnlichen Sonnenlicht, das die Erde erreicht, reichlich vorhanden. Bornitrid ist ein Halbleiter, der durch UV-A nicht aktiviert wird. Titandioxid hingegen, ein häufiger Bestandteil von Sonnenschutzmitteln, ist ein Halbleiter, der durch UV-A aktiviert wird. Es wurde sogar nachgewiesen, dass es den Abbau von PFOA katalysiert, wenn auch sehr langsam, wenn es UV-A ausgesetzt wird. In ihrer neuen Studie zeigen die Wissenschaftler, dass die UV-A-betriebenen Verbundstoffe PFOA etwa 15 Mal schneller zerstören als einfache Titandioxid-Photokatalysatoren.
99 % Effektivität
Wongs Team nutzte Photostrommessungen und andere Daten, um herauszufinden, wie ihr Halbleiterverbundstoff die UV-A-Energie nutzte, um PFOA-Moleküle im Wasser aufzuspalten. Bei Experimenten im Freien mit Plastikwasserflaschen unter natürlichem Sonnenlicht stellten sie fest, dass der Bornitrid-Titandioxid-Verbundstoff etwa 99 % des PFOA in deionisiertem Wasser in weniger als drei Stunden abbauen konnte. In Salzwasser dauerte dieser Prozess etwa neun Stunden.
Obwohl weitere Tests erforderlich sind, bietet dieser Durchbruch eine mögliche Lösung für das Problem der PFOA-Verschmutzung. Wenn der lichtbetriebene Katalysator vergrößert und kommerzialisiert werden kann, könnte er dazu beitragen, die kontaminierten Wasservorräte zu reinigen und die Gesundheit von Mensch und Umwelt für kommende Generationen zu schützen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im Fachmagazin Chemical Engineering Journal.
Bild von Squirrel_photos auf Pixabay