Eine neue Studie legt nahe, dass wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien, die in Alltagsgeräten, Elektrofahrzeugen und zur Speicherung erneuerbarer Energien verwendet werden, eine wachsende Quelle von „ewigen Chemikalien“ sein könnten, die Böden und Wasserstraßen verschmutzen.
„Forever Chemicals“ umfasst Tausende verschiedener Arten von Perfluoralkyl- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS). Seit Jahrzehnten werden sie eingesetzt, um Produkte wasser-, flecken- und hitzebeständiger zu machen. In jüngerer Zeit wurde eine bestimmte Unterklasse von PFAS namens Bisperfluoralkylsulfonimide (Bis-FASI) als Elektrolyte und Bindemittel in Lithium-Ionen-Batterien verwendet.
Laut einer gestern in der Zeitschrift veröffentlichten Studie tauchen diese Bis-FASI nun im Boden, Sediment, Wasser und Schnee rund um Produktionsanlagen auf NaturkommunikationDie Autoren der Studie fanden Bis-FASI auch in Flüssigkeiten, die aus Mülldeponien austraten.
Dieses Problem könnte sich verschlimmern, da immer mehr Teile unseres Lebens vollständig elektrisch betrieben werden, von Autos bis hin zu Häusern und Gebäuden.
Insgesamt zeigen diese Daten, dass Lithium-Ionen-Batterien von der Wiege bis zur Bahre ein potenzieller Überträger der anhaltenden chemischen Verschmutzung sind. Wenn wir nicht handeln, könnte sich dieses Problem verschlimmern, da immer mehr Teile unseres täglichen Lebens komplett elektrisch betrieben werden, von Autos bis hin zu Häusern und Gebäuden.
„Dieses Projekt soll sicherlich nicht gegen saubere oder nachhaltige Energie gerichtet sein… Es soll vielmehr die Tatsache hervorheben, dass wir Umweltrisikobewertungen der Elemente einbeziehen müssen, die wir in dieser Infrastruktur verwenden“, sagt Hauptautorin Jennifer Guelfo, Assistentin Professor für Umweltingenieurwesen an der Texas Tech University.
„Eigentlich ist es ein Ausgangspunkt. Ich hoffe, dass dies dazu beitragen wird, mehr Aufmerksamkeit auf diese und ähnliche Verbindungen in neuen Anwendungen in der sauberen Energie und der Unterhaltungselektronik zu lenken“, fügt P. Lee Ferguson, ein weiterer Studienautor und außerordentlicher Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Duke University, hinzu.
Forscher sammelten zwischen Januar und Oktober 2022 Wasser-, Sediment- und Bodenproben an 87 verschiedenen Standorten in Minnesota, Kentucky, Belgien und Frankreich und zielten dabei auf Gebiete in der Nähe langjähriger Chemiehersteller, darunter unter anderem 3M und Arkema. Sie fanden Bis-FASI-Konzentrationen im Bereich von Teilen pro Milliarde (ppb), was in der Nähe von Produktionsanlagen üblich ist. „Wir halten dies nicht für eine grundsätzliche Konzentration“, erklärt Guelfo. „Teile pro Milliarde sind normalerweise mit irgendeiner Form von Auswirkung verbunden. »
Zum Vergleich: Laut Guelfo ist dies eine geringere PFAS-Kontamination, als nach einem Feuerlöschschaumaustritt in der Umwelt zu finden wäre. Der PFAS-Gehalt könnte in diesem Szenario im Bereich von Teilen pro Million liegen, etwa tausendmal höher als die Konzentrationen von Bis-FASI, die Guelfo und seine Kollegen normalerweise in der Nähe von Herstellern finden. Aber die von ihnen dokumentierte Kontamination liegt immer noch um Größenordnungen über den Grenzwerten, die die Umweltschutzbehörde dieses Jahr für andere Arten von PFAS im Trinkwasser festgelegt hat. Der Grenzwert der Behörde liegt bei vier Teilen pro Billion für zwei der häufigsten Arten mehrjähriger Chemikalien.
Insbesondere für Bis-FASI gibt es noch keine bundesstaatlichen Vorschriften, da diese noch nicht so weit verbreitet sind wie andere Arten von PFAS. Da PFAS in allem verwendet werden, von antihaftbeschichteten Pfannen bis hin zu Lebensmittelverpackungen, Stoffschutzmitteln und Zahnseide, sind einige Arten von PFAS wahrscheinlich bereits in den Blutkreislauf der meisten Amerikaner gelangt.
Wissenschaftler versuchen immer noch zu verstehen, wie sich die Exposition gegenüber PFAS auf Menschen auswirkt, und insbesondere über Bis-FASI ist noch weniger bekannt. Studien zu den häufigsten PFAS-Typen haben jedoch gezeigt, dass eine hohe Exposition mit einem höheren Risiko für bestimmte Krebsarten, Leberschäden, hohen Cholesterinspiegel und reproduktiven Gesundheitsproblemen, einschließlich eines geringeren Geburtsgewichts, verbunden ist. Bis-FASI bleiben der neuen Forschung zufolge wahrscheinlich lange in der Umwelt bestehen, könnten aber möglicherweise mit ähnlichen Methoden zur Behandlung anderer Arten mehrjähriger Chemikalien im Trinkwasser entfernt werden.
Angesichts der großen Vielfalt der PFAS-Typen und der wachsenden Besorgnis über die Risiken, die sie als Chemikalienklasse mit sich bringen, sagen Forscher, dass wir möglicherweise nicht darauf warten wollen, Probleme später zu entdecken, wenn wir jetzt Maßnahmen zum Schutz von Gesundheit und Umwelt ergreifen können. 3M, das im Laufe der Jahre mit einer Reihe von Klagen wegen der Herstellung von PFAS konfrontiert ist, hat sich verpflichtet, die Chemikalien bis Ende nächsten Jahres endgültig aus dem Verkehr zu ziehen und danach mit der Beseitigung von Schadstoffen in der Nähe seiner Anlagen fortzufahren. Dazu gehöre auch die Einstellung der Herstellung von Bis-FASI, erklärte das Unternehmen Die Kante in einer E-Mail. Arkema reagierte nicht sofort auf eine Bitte um Stellungnahme von Die Kante.
„Ich würde sagen, wir sollten eine proaktive Haltung einnehmen, wenn es darum geht, die Freisetzung von PFAS in die Umwelt zu verringern, anstatt zu warten, bis wir jahrzehntelange toxikologische Forschung durchgeführt haben, um zu sagen: ‚Hey, vielleicht sollten wir dies in Zukunft verringern‘, sagt er.“ Guelfo.
Darüber hinaus werden Lithium-Ionen-Batterien zunehmend für Elektrofahrzeuge sowie Solar- und Windkraftanlagen nachgefragt. Die Studienautoren testeten 17 verschiedene Batterien, die in Laptops, Smartphones, Tablets, Elektrofahrzeugen und mehr verwendet werden, und stellten bei 11 von ihnen Bis-FASI fest. Und da schätzungsweise nur etwa 5 % der Lithium-Ionen-Batterien recycelt werden, haben sie beschlossen, auch in der Nähe von Mülldeponien nach Bis-FASI zu suchen. Sie analysierten vorhandene Laborproben von Sickerwasser aus Mülldeponien in North Carolina und fanden Konzentrationen in der Größenordnung von einigen Teilen pro Milliarde.
„Dies ist eine sehr interessante Studie einer sehr qualifizierten Forschergruppe“, sagte A. Daniel Jones, stellvertretender Direktor des PFAS Research Center an der Michigan State University, der nicht an der Forschung beteiligt war, in einer E-Mail an Die Kante„Diese Studie macht auf eine oft übersehene PFAS-Chemikalie aufmerksam und legt nahe, dass sie leicht in der Umwelt transportiert werden kann. Es ist auch wichtig, dass diese Studie die Aufmerksamkeit auf die Notwendigkeit eines stärkeren Bewusstseins für die Auswirkungen von Lithiumbatterien auf den gesamten Lebenszyklus lenkt. »