PFAS Afbreekbaarheid van PFAS: verschil tussen versies

Huidige versie van 24 jul 2023 om 16:38

PFAS-verbindingen zijn moeilijk af te breken door de elektronegativiteit van fluor en de chemische stabiliteit van fluorverbindingen. Onvolledige verbranding van PFAS-verbindingen kan leiden tot de vorming van korte keten PFAS-producten, of producten van onvolledige verbranding (PIC's), die nog onvoldoende zijn onderzocht en dus potentieel zorgwekkende chemische stoffen kunnen zijn. De doeltreffendheid van verbranding om PFAS- verbindingen en de vorming van gefluoreerde of gemengd gehalogeneerde organische bijproducten is nog onvoldoende gekend. Er zijn maar weinig labstudies uitgevoerd onder oxidatie- en temperatuuromstandigheden die representatief zijn voor verbranding op veldschaal. Emissiestudies, met name voor PIC's, zijn onvolledig door het ontbreken van de nodige meetmethoden die geschikt zijn voor de uitgebreide karakterisering van gefluoreerde en gemengde gehalogeneerde organische verbindingen (Hofman en Berghmans 2021).

Fluorpolymeren zijn niet erg mobiel in het milieu en hiervan zijn bovendien weinig schadelijke effecten te verwachten (tenzij zij afbreken tot nano- of microplastics). Het zijn daarentegen hoofdzakelijk de niet-polymeren (monomeren) die alom verspreid in het milieu voorkomen en die schadelijke effecten voor mens en dier veroorzaken. Stoffen als perfluorcarbonzuren, perfluorsulfonzuren en fluortelomeren met ketens van minder dan circa 14 koolstofatomen worden aangetroffen in (water)bodems, water en organismen. Dergelijke stoffen hebben naast hun apolaire (hydrofobe), fluor-bevattende of met fluor verzadigde, koolstofketen ook een polaire kopgroep, zoals een carbonzuur- of sulfonzuurgroep. Hoewel de apolaire keten zorgt voor een zekere mate van hydrofobiciteit, zorgt de polaire kopgroep ervoor dat de stoffen (relatief) goed oplosbaar zijn in water, waardoor de mobiliteit van deze stoffen desondanks groot is. Ook blijken veel van deze stoffen over lange afstanden door de lucht te kunnen worden getransporteerd. Tijdens het transport door water en lucht, maar ook tijdens een verblijf in RWZIs, kunnen PFAS afbreken tot andere PFAS. De uiteindelijke afbraakproducten zijn veelal perfluorcarbonzuren en perfluorsulfonzuren, die zeer persistent in het milieu zijn. Deze stoffen hebben echter soms ook een eigen toepassing en zijn daarmee zowel ‘precursors’ als afbraakproducten. Dit geldt niet voor bijvoorbeeld perfluorcarbonzuren met een koolstofketen van 9-12 koolstofatomen, die geen toepassing kennen in de EU, maar wel veelvuldig worden aangetroffen in het milieu en waarvan dus geconcludeerd mag worden dat ze slechts de stabiele eindproducten zijn van het afbraakproces van fluortelomeerprecursors. De uiteindelijke concentratie van een specifieke PFAS of de samenstelling van een PFAS-mengsel in een bepaald milieucompartiment, zoals een waterlichaam, hangt daarom af van zowel het emissieprofiel als de degradatiemogelijkheden (biotisch en abiotisch) en de fysisch-chemische eigenschappen van de oorspronkelijk uitgestoten PFAS en de tussen- en afbraakproducten. Met andere woorden, het gedrag van PFAS in het abiotische milieu is zeer dynamisch en moeilijk te voorspellen (Jonker 2021).

Voor inzicht in de schadelijkheid van PFAS-verbindingen is het goed verschil aan te brengen tussen PFAS die goed in water oplossen en PFAS die dit niet doen. Het onderscheid is niet zozeer van belang omdat de toxiciteit verschilt, maar meer vanwege de wijze waarop ze in het milieu verblijven en verspreiden. De stoffen die in water oplossen en langs die weg in de voedselketen kunnen komen zijn vaak (maar niet alleen) de zogenaamde eindverbindingen, na afbraak van de oorspronkelijke stoffen (precursors). De betere oplosbaarheid hangt samen met de lengte van de ‘ketens’ (de complexiteit van het PFAS-molecuul). Voor complexere moleculen geldt dat ze meer aan slib binden (lossen slecht op in water), totdat ze afbreken (via oxidatie). Wanneer sediment beroerd wordt (door mens of natuur) kan dit het proces van oxidatie belangrijk versnellen. Dan ontstaan PFAS die beter in water oplosbaar zijn. Zulke PFAS binden zich, als ze eenmaal opgelost zijn, niet aan slib. Ze kunnen echter wel in de bodem voorkomen (en beschikbaar zijn voor levende organismen) via de opname van het water dat tussen het sediment zit (Jonker 2021).