Mechanochemische afbraak met een kogelmolen (ball mill) heeft potentie voor de volledige vernietiging van PFAS. Dat schrijft de STOWA in een vanmorgen gepubliceerd rapport, naar aanleiding van nieuw onderzoek waarbij de techniek getest is op PFAS-houdend grondwater.
Onder de paraplu van de STOWA wordt ball milling al enkele jaren onderzocht. De techniek zou een milieuvriendelijker alternatief kunnen bieden voor de volledige vernietiging van PFAS afkomstig uit PFAS-houdende waterstromen. De meest gangbare route om PFAS uit water te verwijderen is momenteel namelijk adsorptie op actieve kool, en wanneer dit met PFAS verzadigd is moet het op temperaturen boven de 1.100° of idealiter 1.440°C verbrand worden om de geadsorbeerde PFAS volledig af te breken. Deze afbraakroute heeft een hoge CO2-voetafdruk. Er zijn bovendien maar weinig verbrandingsovens in Europa die deze temperaturen halen, waardoor de capaciteit voor het verwerken van PFAS-houdende adsorptiemiddelen (met degelijke, volledige PFAS-vernietiging) beperkt is.
Mechanochemische afbraak
Ball milling daarentegen vereist niet dergelijke extreem hoge temperaturen, en zou een lagere CO2-voetafdruk hebben. De werking van de kogelmolen berust op zowel mechanische als chemische vernietiging. Mechanisch, door wrijving en botsingen tussen metalen kogels die droge, PFAS-houdende stof vermalen; en chemisch, door een reagens toe te voegen dat tezamen met de hoogenergetische frictie van de kogels in staat is om de bindingen van PFAS te verbreken. Uit eerder wetenschappelijk onderzoek is gebleken dat met name kaliumhydroxide hier geschikt voor is.
De droge fractie die benodigd is voor het maalproces kan verkregen worden door een met PFAS-beladen adsorbens chemisch te regenereren, en het resulterende (PFAS-rijke) concentraat in te dampen en te drogen tot een vaste stof.
De kogelmolen wordt al toegepast in allerlei andere sectoren, bijvoorbeeld voor het vermalen van bulkmaterialen voor de productie van verf, vuurwerk en keramiek. Ook wordt ball milling al gebruikt voor het vernietigen van persistente organische verontreinigingen en zware metalen in sediment.
Getest op grondwater
Uit de wetenschappelijke literatuur was al bekend dat ball milling een aantal veelvoorkomende PFAS kan afbreken met een hoog afbraakrendement (>99 procent). Ook een eerdere haalbaarheidsstudie van STOWA had al laten zien dat met ball milling een hoog afbraakrendement kan worden behaald bij gebruik van pure PFAS. In het nu gepubliceerde onderzoek echter is de techniek (op laboratoriumschaal) getest op grondwater, dat vervuild was met hoge concentraties van een breed scala PFAS afkomstig van blusschuim. Behalve deze PFAS bevatte dit grondwater weinig andere verontreinigingen, wat het mogelijk maakte om de techniek zonder interferentie van andere vervuiling te testen.
De experimenten met dit grondwater hebben veelbelovende resultaten opgeleverd, schrijft de STOWA, met afbraakrendementen tot 98 procent. Wel is verdere optimalisatie nodig om volledige afbraak te realiseren, en PFAS-verliezen tijdens het proces te voorkomen. Met name het concentreren en drogen van het regeneraat noemt het rapport een ‘belangrijke ontwikkeluitdaging’. Zo trad bij het indampen van het regeneraat met een rotatieverdamper schuimvorming op, veroorzaakt door de oppervlakte-actieve eigenschappen van PFAS. Hierdoor bleek het verkrijgen van een droge stof problematisch, en kon geen betrouwbare uitspraak worden gedaan over mogelijke verliezen van PFAS naar de lucht.
Inspiratie voor de industrie
In een vervolgstudie wil STOWA de voorbehandelingsstappen (concentreren, indampen en drogen) dan ook verder optimaliseren. Ook zal onderzocht worden of de techniek zich leent voor complexer afvalwater dat naast PFAS ook andere afvalstoffen bevat. Daarnaast wil STOWA de techniek onder ‘realistischere omstandigheden’ testen voor het verkennen van opschalingsmogelijkheden voor een pilot- of praktijkinstallatie.
Met het onderzoek hoopt STOWA ball milling een stap dichter bij TRL 6 te brengen, oftewel de zesde trede op de ladder van technology readiness levels, een schaal van 1 tot 9 die aangeeft in hoeverre een techniek er klaar voor is om de markt op te gaan. Ook wil de stichting inspiratie bieden aan bedrijven die PFAS-houdend afvalwater verwerken.
UPDATE 25/03/2026
Een woordvoerder van ingenieursbureau Witteveen+Bos laat weten dat Witteveen+Bos het onderzoek heeft uitgevoerd en dat Witteveen+Bos samen met Waterschap Brabantse Delta initiatiefnemer van het onderzoek is. Dit ontbrak per abuis in de oorspronkelijk gepubliceerde versie van het STOWA-rapport.
LEES OOK
H2O Vakartikel: Drie veelbelovende adsorbentia voor vergaande PFAS-verwijdering uit grondwater
