PFAS oogsten met behulp van waterplanten

PFAS oogsten met behulp van waterplanten

Per- en polyfluoralkylstoffen (PFAS) zijn chemische, door de mens gemaakte stoffen. De aanwezigheid van PFAS in natuurlijke wateren is een hardnekkig probleem en te stoppen met een totaalverbod op de productie ervan. Afbraak van PFAS is nauwelijks aanwezig, ook indien planten en dieren in contact komen met PFAS. Wel nemen waterplanten deze stoffen op. Het oogsten kan de waterkwaliteit een klein beetje verbeteren.

PFAS oogsten met behulp van waterplanten

PROMISCES is een Europees onderzoeksproject dat zich richt op het in beeld brengen van de effecten van industriële mobiele, persistente en potentieel toxische chemicaliën (iPM(T)s), waaronder PFAS in het bodem-sediment-water systeem en het wegnemen van de barrières die zij vormen voor het circulair gebruik van grond, grondwater en oppervlaktewater. Het project is gericht op het verbeteren van de kennis over de verspreiding en het gedrag van iPM(T)s in het milieu, evenals op het ontwikkelen van nieuwe methoden voor de detectie en analyse van deze stoffen. Het project zal ook bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe beleidsmaatregelen voor de bescherming van het milieu en de volksgezondheid.

PFAS oogsten met behulp van waterplanten

Uiteraard is PFAS een belangrijk onderwerp van onderzoek binnen het project. Deltares draagt aan het project bij door het transport van PFAS, waaronder PFOS, in ecosystemen te modelleren. PFAS en PFOS behoren tot dezelfde chemische familie. Het belangrijkste verschil is dat PFAS verwijst naar een groep verbindingen met meerdere fluoratomen die aan een alkylketen zijn bevestigd, terwijl PFOS verwijst naar een lid van de PFAS-groep met een koolstofketen met 8 koolstofatomen.

PFAS oogsten met behulp van waterplanten

Geen filtratie

Julie Lions is de projectcoördinator van PROMISCES. Zij is hydroloog bij het BRGM (de Franse Geologische Dienst). Tot 2017 werkte ze mee aan een groot aantal projecten voor de EU, privébedrijven en het nationale onderzoeksagentschap (Agence Nationale de la Recherche; ANR). Sinds 2020 werkt ze bij het BRGM om wetenschappelijke projecten uit te voeren op het gebied van grondwaterkwaliteit. Sinds november 2021 is ze projectcoördinator van H2020 PROMISCES ‘Preventing Recalcitrant Organic Mobile Industrial Chemicals for Circular Economy in the soil-sediment-water System’.

“Er zijn ongeveer 21 industriële sectoren betrokken bij de productie of het gebruik van PFAS”, legt zij uit. “Consumenten kunnen in hun dagelijks leven in contact komen met PFAS via verschillende producten zoals antikleefpannen, antivetpapier of cosmetica. PFAS kunnen vrijkomen in afvalwater en zuiveringsinstallaties zijn vaak slecht uitgerust om ze te filteren, wat leidt tot vervuiling van ondergrondse waterbronnen. Het project richt zich op het begrijpen en elimineren van industriële mobiele, persistente en potentieel toxische chemicaliën (iPM(T)s) en PFAS in het bodem-sediment-water systeem.”

Europese Commissie

PFAS staat sinds kort in de belangstelling en de Europese Commissie moet de REACH-verordening aanpassen om gevaarlijke chemische stoffen tegen eind 2023 aan te pakken. Afgelopen februari kwam het Europees Agentschap voor chemische stoffen met een voorstel om PFAS te beperken vanwege hun persistentie en schadelijke effecten op de gezondheid en het milieu. De kosten voor de gezondheidszorg in Europa die direct verband houden met blootstelling aan PFAS worden volgens recente studies geschat op €52-84 miljard per jaar.

Praktijkvoorbeelden

PROMISCES wil beleidsmakers ondersteunen door middel van een besluitvormingskader dat bestaande kennis en gegevens uit casestudies integreert. “Een van de belangrijkste resultaten van het project is een DSF (Decision Support Framework), een besluitvormingsraamwerk, dat de kennis en informatie integreert die momenteel beschikbaar is, uit reeds bestaande wetenschappelijke literatuur en de resultaten en gegevens die zijn verzameld tijdens onze casestudies. Dit DSF zal managers helpen om een beter inzicht te krijgen in de stoffen, hoe ze te behandelen...”, benadrukt Lions.

Het project staat voor een uitdaging met meer dan 12.000 verbindingen, waaronder bijna 5.000 PFAS die geregistreerd of geproduceerd zijn, maar waarvan er slechts voor 150 monitoring- en saneringstechnieken bestaan. PROMISCES richt zich op ongeveer 60 verbindingen. Lions legt de nadruk op de ontwikkeling van nieuwe analytische instrumenten en methodologieën om gegevens en voorspellende modellen te leveren op basis van chemische structuren. De samenwerking met 27 partners uit 9 landen is cruciaal voor het vinden van oplossingen en het vergroten van de kennis over het gedrag en de eigenschappen van deze verbindingen.

Nieuwe technologieën

Als leider van het werkpakket gewijd aan transport, ontwikkelt projectleider Hans Groot van Deltares momenteel samen met andere partijen modeltreinen om het PFAS-transport te simuleren en een toolbox te creëren. Daarnaast maakt PROMISCES gebruik van kunstmatige intelligentie en Machine Learning om innovatieve modellen te verbeteren die de risico’s voor de menselijke gezondheid en het milieu op verschillende tijd- en ruimteschalen kunnen beoordelen.

“Met PROMISCES proberen we nieuwe technologieën en methodologieën te ontwikkelen, naast verbranding, om PFAS te verwijderen. Dergelijke methodes moeten efficiënt, duurzaam en schaalbaar zijn. We praten over miljoenen tonnen aan baggerspecie de jaarlijks gebaggerd en toegepast wordt, ook indien maar een klein deel een te hoge PFAS concentratie heeft moeten oplossingen grootschalig inzetbaar zijn. Maar door de grote diversiteit aan verbindingen is het erg moeilijk om een ‘one-size-fits-all’ of zelfs een ‘one-size-fits-most’ methodologie te vinden”, aldus Arjan Wijdeveld. Hij is voorzitter van de SedNet-werkgroep “Sediments in Circular Economy”, die kijkt naar internationale voorbeelden van nuttig gebruik van sedimenten en wetgevende kaders die het gebruik van sedimenten als grondstof kunnen stimuleren of belemmeren.

PFOS-concentraties

PFOS is één van de vele PFAS verbindingen, maar wel de verbinding waarvan relatief veel bekend is en waarvan de productie en het gebruik sinds 2009 in de EU sterk verminderd is. Deltares onderzoekt de verspreiding van PFOS in water(bodems) en hoe de stoffen onschadelijk te maken. Een ban op het gebruik van PFOS heeft een positieve, maar langzame invloed op de waterkwaliteit van rivieren.

In 2022 heeft de EFSA (European Food Safety Authority) geadviseerd om een standaard vast te stellen voor oppervlaktewater van maximaal 0,007 ng/l PFOS, gebaseerd op menselijke visconsumptie. Meerdere (Europese) organisaties willen PFOS in water limiteren. Dat is ook nodig, want op dit moment hebben de meeste rivieren PFOS-concentraties die liggen tussen de 2 - >100 ng/l. Beduidend te hoog.

Kijken we naar de Nederlandse situatie, dan zien we dat Chemours (met verkregen vergunningen) in 2013 8260 kg GenX (een andere PFAS verbinding, vaak gebruikt om PFOS te vervangen) uit mag stoten via water en lucht. In 2017 was dat 2944 kg, in 2019 1054 kg en in 2021 35 kg. Om aan de richtlijn van 0,007 ng/l in oppervlaktewater te voldoen, had Chemours niet meer dan 0,5 gram per jaar mogen uitstoten (op basis van het Rijn debiet).

Als er geen totale ban komt op PFAS vindt bijvoorbeeld op basis van de huidige achtergrondconcentraties in de rivieren Rijn en Maas een depositie plaats op de bodem van Rijn en Maas van 55 kg PFOS per jaar (door sedimentatie). Hierbij speelt ook de waterkwaliteit een rol, de zuurgraad en de geleidbaarheid (EC) zijn van invloed op de binding tussen PFOS en kleipartikels. Omdat het baggerwerk zelf uitwisseling tussen de waterbodem en het oppervlaktewater veroorzaakt kan door baggeren een deel van de in de waterbodem opgeslagen PFAS vrijkomen.

Oogsten PFAS

PFOS breekt nauwelijks af in planten. We hebben wel gevonden dat als gevolg van evapotanspiratie PFAS ophoopt in de bladeren van (water)planten. Evapotranspiratie is in de waterkringloop de som van evaporatie, het verdampen van water op het oppervlak en uit de bodem, en transpiratie, de verdamping van water uit de vegetatie. Het oogsten van deze vegetatie kan waterkwaliteitsbeheerders enigszins tegemoet komen in hun streven PFOS te verwijderen.

Lees ook het interview met Julie Lions over PROMISCES: https://deltalife.deltares.nl/oktober_2023/meer_kennis_over_pfas_in_ons_water.

Arjen Wijdeveld is specialist bodem- en grondwaterkwaliteit en tevens voorzitter van SEDNET; Hans Groot is specialist bodem- en grondwaterkwaliteit en projectleider PROMISCES. Beiden bij Deltares.