Die Entsorgung von PFAS in Tiefbrunnen stößt auf wachsendes Interesse, da sich neue Vorschriften abzeichnen

Oct 19, 2023

Frühere Leitlinien der US-EPA identifizierten Tiefbrunnen als mögliche Alternative zur Deponierung oder Verbrennung dieser „ewigen Chemikalien“, und mehrere Anlagen preisen ihre Technologien an.

Da die Regulierungsbehörden auf Bundes- und Landesebene versuchen, die Vorschriften für PFAS zu verschärfen, stößt die Tiefbrunneninjektion als Entsorgungsmethode auf zunehmendes Interesse.

Per- und Polyfluoralkylsubstanzen – eine Klasse von vom Menschen hergestellten, wasserabweisenden Verbindungen, die in so unterschiedlichen Produkten wie Lebensmittelverpackungen, Regenmänteln und Feuerlöschschaum vorkommen – können viele Jahre im menschlichen Körper verbleiben. Sie werden mit zahlreichen Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, darunter Krebs, Leber- und Nierenschäden sowie Fortpflanzungsstörungen.

In den letzten zwei Jahren hat die US-Umweltschutzbehörde EPA mehrere Vorschläge vorgelegt, die darauf abzielen, die Beseitigung von PFAS-Kontaminationen zu beschleunigen und deren Verwendung einzuschränken, einschließlich der Maßnahme, bestimmte PFAS als gefährlichen Abfall auszuweisen. Die Bemühungen sind Teil eines übergeordneten Ziels, „proaktiv zu verhindern, dass PFAS in Mengen in Luft, Land und Wasser gelangen, die sich negativ auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt auswirken können“, so die Agentur. Mehrere Staaten arbeiten auch daran, die PFAS-Reinigungen zu beschleunigen.

Die Flut neuer Vorschriften hat zu einem größeren Bedarf an Möglichkeiten zur PFAS-Entsorgung geführt. Die Zerstörung von PFAS ist schwierig, und Methoden zur Entfernung der Chemikalien erzeugen oft Abfall, der entsorgt werden muss. Die im Jahr 2020 herausgegebenen EPA-Leitlinien, die in diesem Jahr aktualisiert werden sollen, identifizierten drei bevorzugte PFAS-Entsorgungsmethoden auf der Grundlage der neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse: Deponien, Verbrennung und Tiefbrunneninjektion.

Kontaminierte Textilien, Erde, Flugasche und andere Feststoffe werden deponiert oder verbrannt. Die Tiefbrunneninjektion ist die bevorzugte Entsorgungsmethode für Flüssigkeiten wie verbrauchte Reinigungslösungsmittel, Deponiesickerwasser und Feuerlöschschaum. Gemäß der EPA-Leitlinie, in der PFAS-Materialien analysiert wurden, bei denen es sich nicht um Verbraucherprodukte handelt, besteht bei der Tiefbrunneninjektion eine „geringere Unsicherheit“ hinsichtlich einer möglichen Migration in die Umgebung als bei den beiden anderen Optionen.

Während die EPA versucht, PFAS auf verschiedene Weise zu regulieren, erlassen die Bundesstaaten auch neue Beschränkungen für die Entsorgung von PFAS-Abfällen. New York und Illinois haben kürzlich die Verbrennung von PFAS-haltigem Löschschaum verboten. Maryland verbietet sowohl die Deponierung als auch die Verbrennung dieses Materials, so dass die unterirdische Entsorgung als einzige Option neben der Lagerung bleibt, bis andere Entsorgungsmethoden entwickelt werden.

Einige etablierte Tiefbrunnen-Entsorgungsanlagen, wie beispielsweise Texas Molecular in Deer Park, Texas, erhalten bereits mehr Anfragen von Unternehmen, die nach einer Entsorgungsmethode für PFAS suchen, die den Anforderungen entspricht, die mit der Einstufung als gefährlicher Abfall einhergehen.

„Es gibt eine wachsende Zahl von Kunden, die unsere Anlage in Betracht ziehen“, sagte der ehemalige Präsident von Texas Molecular, Frank Marine, in einer E-Mail. Die vorläufigen Leitlinien der EPA für die Entsorgung von PFAS „hat einige Kunden dazu veranlasst, die Sequestrierung in unseren Einspritzbrunnen für gefährliche Abfälle auf der Grundlage ihres Bedarfs zu bewerten, eine risikoarme Lösung für PFAS zu finden“, sagte Marine, die nach der Entscheidung nun für die Geschäftsentwicklung des Unternehmens zuständig ist jüngster Verkauf an VLS Environmental Solutions.

In den letzten fünf Jahren hat die Deer Park-Anlage fast 100 Millionen Gallonen wässrigen PFAS-Abfall angenommen und verfügt über die jährliche Kapazität, an ihren drei Injektionsbrunnen weitere 100 Millionen Gallonen gefährlichen Abfall, einschließlich PFAS, aufzunehmen. Die Corpus Christi-Anlage des Unternehmens verfügt über zusätzliche Kapazitäten. „Wir erwarten ein anhaltendes Wachstum, wenn die Vorschriften in Kraft treten“, sagte Marine.

US Ecology (eine Tochtergesellschaft von Republic Services) betreibt außerdem eine Tiefbrunnenentsorgungsanlage in Winnie, Texas. Das Unternehmen lehnte es ab, Fragen zu beantworten, stellt jedoch auf seiner Website fest, dass die Anlage „strategisch positioniert ist, um Abfälle aus den gesamten USA anzunehmen, mit großer Kapazität und in der Lage, hochkonzentrierte PFAS-Flüssigabfälle anzunehmen“.

PFAS erfordern im Vergleich zu anderen gefährlichen Abfällen keine besondere Behandlung, sagte Marine. Der Umgang mit den Chemikalien erfolgt im Rahmen der bestehenden Bundesprotokolle für die Entsorgung gefährlicher Stoffe in Tiefbrunnen, die Bestimmungen enthalten, um sicherzustellen, dass die Chemikalien nicht aus der zur Entsorgung verwendeten geologischen Formation migrieren können.

Gemäß den EPA-Anforderungen für Tiefbrunneninjektionen müssen gefährliche Abfälle jeglicher Art an einem geologisch stabilen Ort mit schützendem, undurchlässigem Gestein über und unter der Formation, in der sich die Abfälle befinden, entsorgt werden. Weitere Überlegungen umfassen das seismische Risiko und den Druck innerhalb der Formation. Darüber hinaus müssen Entsorgungsanlagen nachweisen, dass die Abfälle mindestens 10.000 Jahre lang sicher bleiben.

Auf die Frage nach der Tiefbrunnenentsorgung von PFAS antwortete die EPA, dass die Vorschriften der Behörde zur unterirdischen Injektionskontrolle „die Bewegung von Schadstoffen aus Injektionsformationen in unterirdische Trinkwasserquellen verhindern“. Die Formation, in der die flüssigen Abfälle gelagert werden, liegt weit unter unterirdischen Trinkwasserquellen und die Brunnen sind mit Zement ausgekleidet, um ein Auslaufen auf dem Weg nach unten zu verhindern. Zusätzlich zu den Anforderungen an die Standortwahl und den Brunnenbau verlangen die Bundesregulierungsbehörden auch eine regelmäßige Prüfung und Überwachung der Brunnen.

Nach Angaben der Agentur gibt es landesweit etwa 800 Bohrlöcher der „Klasse I“, die von Chemieherstellern, kommunalen Abwasseraufbereitungsanlagen, Ölraffinerien und anderen Einrichtungen genutzt werden, um sowohl gefährliche als auch ungefährliche Abfälle tief unter die Erde zu injizieren. Aber nur etwa 17 % der Brunnen der Klasse I werden für die Entsorgung gefährlicher Abfälle genutzt. Die meisten liegen an der Golfküste und in den Regionen der Großen Seen, die nach Angaben der Agentur geologisch ideal für diese Bohrungen sind.

Derzeit sind Deponierung und Verbrennung die am weitesten verbreiteten Entsorgungsmethoden, doch beide weisen bestimmte Nachteile auf.

Wenn Wasser durch eine Mülldeponie versickert, kann es Schadstoffe aus dem Abfall auslaugen, darunter auch PFAS. Das Sickerwasser wird in der Regel gesammelt und entweder einer öffentlichen Abwasserbehandlungsanlage zugeführt oder vor Ort behandelt. Der Schlamm oder andere Materialien, die bei der PFAS-Behandlung entstehen, müssen jedoch entsorgt werden. Bei älteren Deponien ohne Sickerwasserauffangsysteme kann das Deponieabwasser möglicherweise in das Grundwasser oder in Oberflächengewässer wie Flüsse und Seen gelangen.

Bei der Verbrennung kommen hohe Temperaturen von 1.000 Grad oder mehr zum Einsatz, um die zähe Kohlenstoff-Fluor-Bindung aufzubrechen, die PFAS so langlebig macht. „Es ist jedoch nicht genau bekannt, wie effektiv die Hochtemperaturverbrennung PFAS vollständig zerstört“, heißt es in der vorläufigen EPA-Leitlinie zu PFAS Entsorgung.

Eine Analyse aus dem Jahr 2020, bei der ein speziell entwickeltes thermisches Oxidationsmittel zur Zerstörung von PFAS in einer Chemours-Anlage in der Nähe von Fayetteville, North Carolina, untersucht wurde, ergab, dass 99,99 % der fünf PFAS-Chemikalien zerstört wurden. Die EPA weist darauf hin, dass sich die nach der Verbrennung verbleibenden Chemikalien möglicherweise zu anderen Arten von PFAS verbinden können, ein Prozess, der nicht gut untersucht ist.

Den EPA-Leitlinien zufolge gibt es bei der Tiefbrunneninjektion die geringste Menge an Unbekannten, aber die Technologie ist nicht ohne Einschränkungen. Standortbeschränkungen, die begrenzte Anzahl von Bohrlöchern, die derzeit PFAS aufnehmen, Grenzwerte für die Konzentration suspendierter Feststoffe und Transportkosten „können die Praktikabilität dieser Entsorgungsoption erheblich einschränken“, stellte die EPA fest.

Es gibt nur wenige Studien zur Wirksamkeit der PFAS-Entsorgung in Tiefbrunnen. Betreiber von Tiefbrunnenanlagen weisen darauf hin, dass Brunnen seit den 1950er Jahren zur Speicherung gefährlicher Abfälle genutzt werden. Die öffentliche Besorgnis über die Kontamination unterirdischer Trinkwasservorräte bleibt jedoch bestehen, und einige Umweltgruppen lehnen die Eindämmung tiefer Brunnen ab.

In einem Brief an die EPA aus dem Jahr 2021, der während der öffentlichen Kommentierungsfrist zu den PFAS-Entsorgungsleitlinien eingereicht wurde, erklärten die Umweltarbeitsgruppe und andere Interessenverbände, dass Tiefbrunnen „für solche Verbindungen nicht entwickelt und überprüft wurden und man davon ausgehen kann, dass sie eine anhaltende Gefahr für die öffentliche Gesundheit darstellen.“ Bedrohung und Aufräumlast.“

Eine Sache, worüber sich Flughäfen, Abwasseraufbereitungsanlagen, Chemieunternehmen und andere Unternehmen, die einen Platz für flüssige PFAS-Abfälle finden müssen, keine Sorgen machen müssen, ist der Wettbewerb um Brunnenflächen mit Kohlendioxid-Entsorgern.

Während die gestiegene Nachfrage nach der Entsorgung gefährlicher Abfälle mit der gestiegenen Nachfrage nach einer unterirdischen Kohlenstoffsequestrierung zur Speicherung des in Industrieanlagen abgeschiedenen Kohlendioxids einhergeht, unterliegen die beiden Arten der Verschmutzung unterschiedlichen Anforderungen und es ist unwahrscheinlich, dass sie in Konflikt geraten. „Ich erwarte keine Konkurrenz durch Kohlenstoffsequestrierungsbrunnen mit der Sequestrierung von PFAS in Einspritzbrunnen für gefährliche Abfälle“, sagte Marine.