Nano-Filter entfernt 98 Prozent PFAS aus Trinkwasser

Kurzkettige PFAS-Verbindungen sind das schwieriger lösbare Problem: Aktivkohlefilter, der Standard in deutschen Wasserwerken, lässt sie weitgehend passieren. Wissenschaftler der Flinders University in Australien schließen diese Lücke mit einem Nano-Käfig-Filter, der im Labor 98 Prozent aller PFAS-Verbindungen zurückhält, erstmals einschließlich der kurzkettigen Varianten. Die Studie erschien am 9. Februar 2026 in der Zeitschrift Angewandte Chemie International Edition und trifft auf einen konkreten Bedarf: Seit dem 12. Januar 2026 gelten in der EU erstmals verbindliche Grenzwerte für PFAS im Trinkwasser.

Was PFAS so schwer zu entfernen macht

PFAS ist der Sammelbegriff für mehr als 10.000 per- und polyfluorierte Alkylverbindungen, die seit den 1940er Jahren in Antihaftbeschichtungen, Feuerlöschschäumen, wasserdichten Textilien, Lebensmittelverpackungen und Kosmetika eingesetzt werden. Ihr Kennzeichen ist die Bindung zwischen Kohlenstoff und Fluor, eine der stärksten bekannten chemischen Bindungen. Natürliche Abbauprozesse können sie kaum aufbrechen. Deshalb reichern sich PFAS in Böden, Gewässern und Organismen an, ohne abgebaut zu werden.

Die gesundheitlichen Folgen sind dokumentiert: Die Internationale Krebsforschungsagentur IARC stufte PFOA 2023 als eindeutig krebserregend ein, mit Nachweisen für Nieren- und Hodenkrebs. Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit EFSA identifizierte Immunsuppression als kritischen Effekt schon in niedrigen Konzentrationen. Hinzu kommen Hinweise auf Schilddrüsenstörungen und Beeinträchtigungen der Fortpflanzungsfähigkeit.

Das besondere Problem sind kurzkettige PFAS: Sie wurden als vermeintlich harmlosere Ersatzstoffe für die langkettigen Varianten eingeführt, sind durch ihre kleinere Molekülgröße aber noch schwerer herauszufiltern. Aktivkohlefilter und Ionentauscher, der aktuelle Standard in Wasserwerken, funktionieren bei kurzkettigen Verbindungen kaum.

Wie der Nano-Käfig das Problem löst

Das Forschungsteam um Dr. Witold Bloch, ARC Research Fellow an der Flinders University, hat eine neue Klasse von Adsorptionsmaterialien entwickelt: nano-dimensionierte Molekülkäfige. Diese Käfige sind präzise so geformt, dass PFAS-Moleküle in ihre Hohlräume hineingezogen und festgehalten werden. Die Wirkung beruht nicht auf einer chemischen Reaktion, sondern auf geometrischer Selektivität: Das Molekül passt in den Käfig und kommt nicht mehr heraus.

Die entscheidende Neuerung ist die Integration in ein trägerfreundliches Material: Die Käfige werden in poröses Siliziumdioxid eingebettet, das für sich genommen keine PFAS bindet. Erst die Kombination schafft ein selektives Filtermaterial, das stabil, handhabbar und über mehrere Einsatzzyklen wirksam bleibt. Im Labor entfernte das Material 98 Prozent sowohl kurzkettiger als auch langkettiger PFAS-Verbindungen.

Im Vergleich: Wo heutige Wasseraufbereitung an ihre Grenzen stößt

Aktivkohlefilter, das am häufigsten eingesetzte Verfahren in deutschen Wasserwerken, erreichen bei langkettigen PFAS Entfernungsraten von rund 73 bis 89 Prozent. Bei kurzkettigen Verbindungen fällt die Wirkung je nach Substanz deutlich ab, auf etwa 30 Prozent bei PFBA und rund 55 Prozent bei PFBS. Ionentauscher schneiden besser ab, sind aber energieintensiv und erzeugen konzentrierte Rückstände, die aufwendig entsorgt werden müssen.

Ein weiteres Verfahren, das 2026 in Fachkreisen Aufmerksamkeit erlangte, ist die UV-Photolyse: Forscher der Universität Aarhus zeigten, dass UV-Licht unterhalb von 300 Nanometern reaktive Verbindungen erzeugt, die Kohlenstoff-Fluor-Bindung aufbrechen können. Der Unterschied zum Nano-Filter: UV-Photolyse zerstört PFAS vollständig, ist aber energieintensiv und bisher nur auf bestimmte Verbindungsklassen anwendbar. Der Nano-Käfig hingegen entfernt PFAS durch Adsorption ohne hohen Energieaufwand und schließt erstmals die Lücke bei kurzkettigen Verbindungen.

Seit dem 12. Januar 2026 gilt in der EU ein Gesamtgrenzwert von 0,5 Mikrogramm pro Liter für PFAS im Trinkwasser, für die Summe von 20 ausgewählten Verbindungen 0,1 Mikrogramm. Für vier besonders problematische Verbindungen, darunter PFOA und PFOS, gilt ab 2028 ein EU-weiter Summengrenzwert von 20 Nanogramm je Liter. Viele bestehende Wasserwerke müssen ihre Aufbereitungstechnik aufrüsten.

Von der Laborprobe zum Wasserwerk: Drei offene Fragen

Damit aus dem Laborerfolg ein Wasserwerksstandard wird, müssen drei Hürden überwunden werden. Erstens die Hochskalierung: Nano-Käfige werden bisher in kleinen Mengen synthetisiert. Ob die Produktion in Tonnenmengen technisch und wirtschaftlich möglich ist, steht noch aus. Zweitens die Entsorgung: Die PFAS-Moleküle sind im Käfig gefangen, aber nicht vernichtet. Das gesättigte Filtermaterial muss als Sonderabfall sicher entsorgt werden, ohne dass PFAS wieder freigesetzt werden. Drittens die Robustheit im Betrieb: Im Labor wurden definierte PFAS-Mischungen getestet. Reale Wasserquellen enthalten andere Schadstoffkombinationen und der Filter muss langfristig stabil bleiben.

Das Team um Dr. Bloch plant Pilottests in realen Wasseraufbereitungsanlagen. Vergleichbare Technologieentwicklungen legen Zeitrahmen von fünf bis zehn Jahren bis zur Praxisreife nahe. Der Druck ist vorhanden: Die EU-Grenzwerte verpflichten Wasserversorger erstmals rechtlich, PFAS zu messen und zu reduzieren. Für Technologien die diese Lücke schließen können, ist der Bedarf klar definiert.