Elektrokemisk oxidation vatten

Elektrokemisk oxidation har utvecklats för rening av vatten, främst olika typer av förorenade lak- eller processvatten. Metoden är relativt väletablerad, men det är i skrivande stund osäkert om det finns entreprenörer som erbjuder metoden i full skala i Sverige. Sedan början av 2010-talet har även forskning pågott kring elektrokemisk oxidation som reningsmetod för PFAS. Både laboratorieförsök och pilotförsök med PFAS-förorenat vatten och nyligen även försök med jord som förorenats av PFAS (SGI 2022, Regionernes Videncenter, Uwaywzu et al. 2021).

Metoden innebär att elektroder sänks ner i förorenat vatten ex situ, men försök med in situ-lösningar görs också. Den vanligast använda elektroden för PFAS består av en bordopad diamant (BDD) men även andra typer av elektroder används. Det elektriska fält som skapas mellan elektroderna bryter ner PFAS i flera steg genom att hydroxylradikaler genereras i vattnet (indirekt oxidation) eller genom direkt oxidation vid elektroden (SGI 2022, ITRC 2022). Reningsgraden varierar med strömstyrka och behandlingstid. Även avstånd mellan elektroderna och temperatur påverkar reningsgraden (SGI 2022).

En stor fördel med metoden är att den kan destruera PFAS, metoden kräver dock mycket energi för att skapa nedbrytning. Vissa studier har visat på att metoden är mer effektiv på PFAS med lång kolkedja än på korta kolkedjor, medan andra visar på att den är effektiv för både långa och korta PFAS liksom för prekursorer (SGI 2022, ITRC 2022). Med tanke på energiåtgången så är metoden främst aktuell för högförorenade koncentrat av PFAS (SGI 2022).

En nackdel med metoden är att det kan bildas oönskade biprodukter vid behandlingen, beroende på vattnets kemi och om vattnet innehåller andra föroreningar. Exempel på ämnen som kan bildas är vätefluorid, klorgas, ozon, väteperoxid, klorat och perklorat, av vilka de två sista är misstänkt mutagena och cancerogena. Det är okänt om även ultrakorta PFAS kan bildas. Om biprodukter bildas vid behandlingen så krävs ytterligare behandlingssteg för att avlägsna dessa vilket i sin tur gör att kostnaderna för reningsmetoden ökar (SGI 2022, Berg et al. 2022). Metoden skulle kunna vara aktuell som en del i en rening i flera steg s.k. treatment train (Smith et al. 2023).

Referenser

Berg, C.; Crone, B.; Gullett, B.; Higuchi, M.; Krauose M. J.; Lemieux, P.M., Martin, T.; Shields, E. P.; Struble, E.; Thoma, E.; Whitehill, A. 2022. Developing innovative treatment technologies for PFAS-containing wastes. Journal of the air & waste management association. Volume 72. No. 6, p. 540-555

ITRC, 2022. 12.5.4.6 Electrochemical Treatment. Hämtad den 06 12 2022.

Regionernes Videncenter for Miljø og Ressourcer, 2022. Handbog om undersøgelse og afværge af forurening med PFAS-forbindelser. Teknik og Administration. Nr 1, 2022

SGI, 2022. Åtgärdstekniker för PFAS i jord och grundvatten. Kunskapssammanställning. Statens geotekniska institut, SGI, Linköping, 2022-09-15.

Smith S.J.; Lauria, M.; Ahrens, L.; McCleaf, P.; Hollman, P.; Bjälkefur Seroka, S.; Hamers, T.; Arp, H. P. H.; Wiberg, K. 2023. Electrochemial oxidation for treatment of PFAS in contaminated water and fractionated foam – a pilot-scale study. ACS Est water, March 15, 2023

Uwayezu, J.N., Carabante, I., Lejon T., van Hees, P., Karlsson, P., Hollman, P., Kumpiene, J. 2021. Electrochemical degradation of per- and poly-fluoroalkyl substances using boron-doped diamond electrodes. Journal of Environmental Management. Volume 290, 15 July 2021, 112573.