Einleitung
Das US-Patent- und Markenamt hat der TRS Group, Inc. (TRS) ein Patent für die Wärmebehandlung von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) im Boden erteilt (Oberle, D und E. Crownover, 2020). Das patentierte Verfahren verwendet Heizungen, um die Bodentemperaturen zu erhöhen und PFAS zu desorbieren und zu verflüchtigen. Wichtig ist, dass die Zieltemperaturen hoch genug sind, um organische Bodensubstanz abzubauen, aber immer noch niedrig genug, um das Risiko der Bildung potenziell gefährlicher PFAS-Nebenprodukte zu verringern. Wenn die organische Substanz des Bodens zerstört wird, wird ein Vakuum an den Boden angelegt, um PFAS durch Verflüchtigung zu entfernen. Das verdampfte PFAS wird zur weiteren Verarbeitung zur Dampfbehandlung geleitet.
Wie sich das TRS-Patent von anderen Patenten unterscheidet
Das TRS-Patent ist das einzige Patent zur Bodenheizung, das sich speziell auf die Wärmebehandlung von PFAS konzentriert. Andere thermische Anbieter können behaupten, eine „patentierte PFAS-Behandlung“ zu haben. Es wird jedoch auf patentierte Heizgeräte oder -verfahren Bezug genommen, nicht auf die Behandlung von PFAS.
PFAS adsorbiert stark am Boden
PFAS umfassen eine breite Klasse anthropogener fluorierter Chemikalien. Aufgrund ihrer besonderen Oberflächenspannungseigenschaften wurden sie von vielen Branchen für viele Produkte verwendet. PFAS kann je nach Struktur ionisch, nichtionisch oder zwitterionisch sein (Backe et al., 2013). Wässrige filmbildende Schäume (AFFFs) sind weltweit eine häufige Quelle für PFAS-Kontaminationen (Houtz, 2013). Die AFFFs bestehen typischerweise aus Perfluoralkylsäuren (PFAAs), die einen hydrophoben Fluorkohlenwasserstoffschwanz und einen hydrophilen Kopf aufweisen, der meistens aus einer funktionellen Carboxylat- oder Sulfonatgruppe besteht. Das Kohlenstoffgerüst ermöglicht es PFAS, aufgrund der organischen Stoffe im Boden durch Van-der-Waals-Kräfte am Boden zu haften (Ferrey et al., 2012). PFAS kann auch durch Ionenladung mit dem Boden interagieren (Lixia et al., 2014). Die Adsorption von PFAS kann sehr stark sein. Zum Beispiel haben Tests gezeigt, dass das Spülen mit Lösungsmittel mit Alkohol einige der adsorptiven Bindungen von PFAS an Kohlenstoff nicht aufbrechen konnte (Ziwen et al., 2014).
Der patentierte Prozess von TRS bricht adsorptive Bindungen und verflüchtigt PFAS aus dem Boden
Es wurde gezeigt, dass die thermische Desorption bei niedriger Temperatur mehr als 99.99 Prozent des PFAS aus dem Boden entfernen kann, wenn sie bei einer Temperatur durchgeführt wird, die das organische Material im Boden abbaut (Crownover et al., 2019). Organische Bodensubstanz wird bei Temperaturen im Bereich von 360 ° C bis 450 ° C effizient abgebaut (Nelson & Sommers, 1996). Eine Entfernung von mehr als 99.99 Prozent von PFAS wurde durch Erhitzen und Halten des Bodens bei einer Temperatur von 400 ° C erreicht. Die Entfernung von organischen Stoffen aus dem Boden wird deutlich, wenn Fotos des Bodens vor und nach der Behandlung betrachtet werden (siehe Abbildung 1). Abbildung 1: Boden vor und nach der Entfernung von organischem Material durch Wärmebehandlung
Der TRS-Prozess minimiert das Potenzial für PFAS Thermal Breakdown-Produkte
Es gab einige Bedenken, dass durch Erhitzen von PFAS toxische Abbauprodukte entstehen könnten (USEPA, 2020). Die chemische Bindung von Kohlenstoff zu Fluorid ist die stärkste Bindung in der organischen Chemie und erfordert sehr hohe Temperaturen, um zu brechen (Hurst, 2019). Studien haben gezeigt, dass Temperaturen über 400 ° C typischerweise erforderlich sind, um den Abbau perfluorierter Substanzen zu verursachen (Madorsky et al., 1953; Marhevka, 1982; Muhammad, 2017). Das patentierte TRS-Verfahren arbeitet im Allgemeinen im Temperaturbereich von 350 bis 400 ° C, was unter den Temperaturen liegt, bei denen Abbauprodukte zu erwarten wären. Daher ist das patentierte PFAS-Verfahren von TRS viel sicherer als andere thermische Verfahren wie Drehrohröfen oder ofenähnliche Kammern, die bei höheren Temperaturen arbeiten.
Bibliographie
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