Wat we weten over PFAS; de stand van zaken

Poly- en perfluoralkylstoffen (PFAS) zitten in allerlei producten en komen wereldwijd overal in het milieu voor. Het aantal stoffen dat tot PFAS wordt gerekend ligt nu rond de 9.000. En het worden er steeds meer. PFAS zijn ‘man made chemicals’ en ze gedragen zich op een heel andere manier dan andere stoffen. Dit vertelt Arnaut van Loon, geohydroloog bij KWR en secretaris van de stuurgroep PFAS in het collectieve onderzoeksprogramma van de drinkwatersector Waterwijs, waar uiteraard veel aandacht is voor PFAS. “Voor drinkwaterbedrijven doen we veel onderzoek naar het transport van verontreinigingen in de ondergrond. Zij willen weten wat er op hen afkomt. Zo hebben we binnen Waterwijs een kennisdocument over het gedrag van PFAS in de bodem opgesteld. En we hebben in datzelfde verband een project uitgevoerd om de bedreigingen van PFAS voor de Nederlandse drinkwaterwinningen in beeld te brengen.” Grondwater van goede kwaliteit valt onder ‘Zoetwaterbeschikbaarheid’; een van de maatschappelijke opgaven waar KWR zich op richt. 

PFAS modelleren

In oppervlaktewater komt PFAS al veel voor, terwijl in grondwater de concentraties lager of nog afwezig zijn. “Grondwater stroomt erg traag, waardoor nog veel PFAS onderweg is naar waterwinningen”, zegt Van Loon. “En door na-ijleffecten duurt het lang voordat je ervan af bent, ook al worden de stoffen in de ban gedaan. Drinkwaterbedrijven zullen daarom hun zuiveringen moeten uitbreiden. Dat levert enorme grote uitdagingen op. Doordat we bij KWR het gedrag van PFAS in bodem en ondergrond steeds beter begrijpen, kunnen we met modellen prognoses maken hoe deze stoffen zich verspreiden en op welk moment ze in een winning doorbreken. We hebben dit nu voor een gemiddelde Nederlandse grondwaterwinning gedaan. Onze modellen moeten nog worden verfijnd, maar we hebben een goed vertrekpunt om deze processen te beschrijven en te begrijpen.”

Transportmodellen die door KWR zijn ontwikkeld en verder worden verfijnd, zijn bruikbaar om bijvoorbeeld een indruk te krijgen van toekomstige ontwikkelingen van PFAS-concentraties in grondwaterwinningen in relatie tot mogelijke overschrijdingen van de toekomstige drinkwaternorm.

Geavanceerde technieken 

Al zo’n 15 jaar werkt KWR aan vraagstukken rond PFAS. Ecotoxicoloog Stefan Kools vertelt welke nieuwe kennis nodig is om oplossingen aan te dragen. “We passen geavanceerde technieken toe om een brede groep PFAS te analyseren, want de watersector kijkt nog niet altijd naar de totale set aan stoffen. Het gaat dus om de vraag: kunnen de analyses nog sneller en beter, maar ook breder en met meer inzicht over de schadelijkheid? Want dan weten we ook of we de PFAS in het vizier hebben die het meest relevant zijn. Bij KWR maken we flinke stappen om de technieken die hiervoor nodig zijn, zoals suspect- en non-targetscreening (SNTS), verder uit te breiden.”

Environmental forensics

Daarnaast is er een prachtig instrument om bronnen en emissieroutes van verontreinigende stoffen op te sporen: environmental forensics, vervolgt onderzoeker Kools. “Hierin gebruiken we verschillende manieren van analyse en dataverwerking om de grote vraag te beantwoorden: ‘waar komen de PFAS vandaan?’ Want alleen dan kan je de lozers ervan achterhalen. Ons onderzoek laat bijvoorbeeld verspreidingspatronen zien waarmee je kunt voorspellen wanneer piekconcentraties van PFAS in de rivier optreden. Ook loopt KWR voorop in onderzoek naar de verspreiding van PFAS in de lucht, bijvoorbeeld via ‘sea spray’. Hoe beter je weet waar deze stoffen vandaan komen, hoe beter je de maatregelen kunt nemen waar iedereen om vraagt.” 

Meetinstrument voor het nemen van hoge volume-luchtmonsters om luchtdeeltjes te verzamelen voor het onderzoek naar sea spray aerosolen: deeltjes die direct aan het zeeoppervlak worden gevormd en via de wind in de atmosfeer terechtkomen waarna ze – vaak over grote afstanden – op het aardoppervlak kunnen neerslaan (foto: Elvio Amato, KWR)

Risico’s duiden

Ook in relatie tot de aangescherpte wettelijke kwaliteitseis van PFAS die eraan komt, werkt KWR aan nieuwe kennis. In 2020 bracht de Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA) een advies uit om de blootstelling aan PFAS omlaag te brengen. Het RIVM heeft op grond hiervan een richtwaarde van 4,4 nanogram per liter PFOA-equivalenten voor drinkwater afgeleid. PFOA is een PFAS die als referentie hiervoor wordt gebruikt. Een richtwaarde is een door het RIVM onderbouwde risicogrens die in de toekomst mogelijk in de wetgeving wordt opgenomen en dan een norm wordt. Kools: “Met ons onderzoek willen we de risico’s van PFAS op een duidelijke en juiste manier duiden, zodat mensen goed geïnformeerd zijn over hoe schadelijk de stoffen kunnen zijn. De kracht van KWR is dat we een scala aan vakgebieden onder één dak hebben. Dit zorgt voor een brede én multidisciplinaire blik. Die sterke combinatie is echt nodig om een stoffengroep die zo wijdverspreid is aan te pakken. Onze klanten vragen tegenwoordig vaak: kunnen jullie een synthese maken van de stand van zaken rond PFAS? En wat zijn onze handelingsperspectieven? Ik vind het heel mooi om in dit soort belangrijke vraagstukken te kunnen helpen.” 

Effectieve zuiveringstechnieken

Vooruitlopend op de wettelijke kwaliteitseis voor PFAS werkt KWR al een tijdlang aan de vraag hoe concentraties van deze stoffen in waterzuiveringen omlaag kunnen. “Van alle huidige technieken blijkt actieve kool goed inzetbaar voor dit doel”, vertelt Bas Wols, expert waterbehandeling bij KWR. “Maar je moet de kool wel vijf keer zo vaak reactiveren als normaal, omdat de PFAS er anders doorheen gaan. Vooral kleinere PFAS-verbindingen kunnen makkelijker de kool passeren en zijn daarmee lastiger uit het water te verwijderen. Het reactiveren, waarbij de verontreinigingen die in de kool zijn achtergebleven onder hoge temperatuur en zonder zuurstof worden afgebroken en de kool wordt klaargemaakt voor hergebruik, is een kostbare zaak. Een alternatief is membraanfiltratie door middel van nanofiltratie of omgekeerde osmose. Daarmee kun je weliswaar alle PFAS uit het water halen, maar blijf je met een reststroom zitten. Het afbreken van PFAS kost bovendien ontzettend veel energie. Het is dus noodzaak om de reststroom zoveel mogelijk in te dikken.”

Reality check voor de drinkwaterpraktijk

In de wetenschappelijke literatuur worden technieken beschreven die voor dit indikken geschikt zijn, gaat Wols verder. “We onderwerpen deze technieken aan een ‘reality check’ voor de drinkwaterpraktijk. Die praktijk vraagt namelijk om grootschalige toepassingen, geen academische tests in het laboratorium. Voor het indikken van de reststroom is schuimfractionering een interessante kandidaat. Dit is een methode waarbij je zeep toevoegt zodat je schuimbellen krijgt waaraan PFAS blijven hangen. We hebben daar in TKI-verband onderzoek naar gedaan. Vervolgens kunnen door middel van elektro– of fotochemische reacties PFAS worden afgebroken. Binnen het Waterwijs-onderzoeksprogramma worden deze technieken nu getest, en de resultaten zijn veelbelovend.” 

Complex spectrum

Omdat PFAS bij iedereen op het netvlies staat, vermoedt onderzoeker Kools dat de nabije toekomst om nog meer analyses, duiding en oplossingen gaat vragen. “KWR kan helpen om de maatschappelijke impact en kosten van PFAS-lozingen in het milieu in kaart te brengen. Zulke studies kun je het beste uitvoeren vanuit een brede kennisbasis. Je moet bijvoorbeeld kunnen bedenken wat de effecten van PFAS zijn op mens en natuur, maar ook wat de meest passende maatregelen zijn en hoe je de kosten hiervan in beeld brengt. Het is een complex spectrum, en dat is precies waar KWR zo goed in is. We hebben de benodigde wetenschappelijke kennis en we werken samen met partijen die ons kunnen adviseren over economische aspecten. In de komende jaren moeten we erin slagen om de ernst en omvang van de PFAS-vervuiling duidelijk te maken. Pas met de juiste hotspots en meest gevoelige parameters in beeld, weet je dat je naar de juiste zaken kijkt.” 

Meer weten over PFAS en de nieuwste kennis hierover die je als waterexpert niet mag missen? Volg onze nieuwspagina en blijf op de hoogte!