PFAS-Durchbruch: UV-Licht zerstört ewige Chemikalien

Knapp 23.000 Standorte in Europa sind mit PFAS kontaminiert, den sogenannten Ewigkeitschemikalien. Forscher der Universität Aarhus haben in einer im April 2026 in Environmental Science & Technology veröffentlichten Studie einen Mechanismus beschrieben, der diese Verbindungen tatsächlich zerstört, statt sie nur zu filtern: Unter UV-Licht unterhalb von 300 Nanometern erzeugt Wasser Wasserstoffradikale, die nahezu unzerstörbaren Bindungen zwischen Kohlenstoff und Fluor aufbrechen. Der Befund ändert, wie Wasseraufbereitungsanlagen für den PFAS-Abbau konstruiert werden sollten.

Warum PFAS buchstäblich ewig halten

PFAS ist der Sammelbegriff für mehr als 10.000 per- und polyfluorierte Alkylverbindungen, die seit den 1940er Jahren in Antihaftbeschichtungen, Feuerlöschschäumen, Lebensmittelverpackungen und medizinischen Geräten eingesetzt werden. Ihr verbindendes Merkmal ist die Bindung zwischen Kohlenstoff und Fluor, eine der stärksten Einfachbindungen in der organischen Chemie. Fluor ist das elektronegativste Element und umhüllt die Kohlenstoffkette wie ein Schutzschild: Weder Bakterien noch konventionelle Reinigungsverfahren können diese Bindung aufbrechen. Was einmal in die Umwelt gelangt ist, bleibt dort.

Die gesundheitlichen Folgen sind belegt. Die Internationale Krebsforschungsagentur IARC stufte PFOA, eines der häufigsten PFAS, 2023 als eindeutig krebserregend ein (Gruppe 1). Besonders stark nachgewiesen sind Zusammenhänge mit Nieren- und Hodenkrebs. Weitere Effekte umfassen Schilddrüsenerkrankungen, Immunsuppression und Fruchtbarkeitsstörungen. PFAS akkumulieren im Körper; die biologische Halbwertszeit von PFOS im menschlichen Blut beträgt schätzungsweise fünf Jahre.

Das Ausmaß der Kontamination ist erheblich. Die EU-Kommission bezifferte in einer Studie vom Januar 2026 die Kosten unkontrollierter PFAS-Verschmutzung in Europa auf bis zu 440 Milliarden Euro bis 2050, mit geschätzten Sanierungskosten von über 100 Milliarden Euro jährlich. In den USA hat die Umweltorganisation EWG aus EPA-Daten errechnet, dass 158 Millionen Amerikanern mit PFAS belastetes Trinkwasser erreicht.

Was die Aarhus-Studie anders macht

Zongsu Wei und Kollegen vom Centre for Water Technology (WATEC) der Universität Aarhus testeten, was passiert, wenn intensives UV-Licht unter 300 Nanometern auf PFAS-belastetes Wasser trifft. Bisherige Forschung konzentrierte sich auf Hydroxylradikale (OH•) als mögliche Treiber des PFAS-Abbaus; die Aarhuser Studie identifiziert Wasserstoffradikale (H•) als den dominanten Mechanismus.

Wasserstoffradikale entstehen, wenn UV-Licht Wassermoleküle photolytisch spaltet. Sie haben die richtigen elektronischen Eigenschaften, um gezielt die Bindung zwischen Kohlenstoff und Fluor anzugreifen. Jedes abgespaltene Fluoratom wird als anorganisches Fluorid freigesetzt und damit dauerhaft aus der organischen Verbindung entfernt. Fluorid in dieser Form ist harmlos und in Trinkwasser natürlich vorhanden.

Das Team testete den Mechanismus an GenX, einem der neueren PFAS-Verbindungen. GenX wurde ab 2009 als Ersatz für PFOA entwickelt, nachdem PFOA wegen schwerer Gesundheitsschäden aus dem Verkehr gezogen wurde. Wie sich herausstellte, ist GenX ähnlich persistent wie sein Vorgänger und in Gewässern weltweit nachweisbar. Nach fünf Stunden unter UV-Licht ohne zugesetzte Chemikalien zeigten die Experimente laut Studiendaten eine Zersetzung von 49,1 Prozent der GenX-Moleküle und eine Defluorierung von 21,2 Prozent. Die Defluorierung ist dabei der aussagekräftigere Wert: Sie misst, wie viele Fluoratome tatsächlich aus organischen Bindungen entfernt wurden und nicht wieder in neue PFAS-Verbindungen eingebaut werden können.

Im Vergleich: Was bisherige Methoden können

Aktivkohlefilter, heute Standard in vielen Wasserwerken, adsorbieren langkettige PFAS an ihrer Oberfläche. Das entfernt sie aus dem Wasser, zerstört sie aber nicht. Die gesättigte Kohle muss anschließend kostspielig entsorgt werden, oft durch Verbrennung, die ihrerseits nur bei sehr hohen Temperaturen keine PFAS-Bruchstücke freisetzt. Das Problem wird verlagert, nicht gelöst.

Superkritische Wasseroxidation erreicht bei Temperaturen über 374 Grad Celsius und Drücken über 220 Bar Zersetzungsraten von über 99 Prozent, ist aber technisch aufwendig und für die Abwassermengen einer Kläranlage kaum skalierbar. Elektrochemische Oxidation zeigt im Labor hohe Effizienzen, findet aber bisher kaum industriellen Einsatz.

Ein Blick auf erfolgreiche Eingriffe in persistente Umweltprobleme zeigt, was gelingen kann: Das Montreal-Protokoll von 1987 verbot fluorchlorierte Kohlenwasserstoffe (FCKW), die das Ozonloch verursachten. Die FCKW-Konzentration in der Stratosphäre sinkt seither messbar, das Ozonloch schließt sich voraussichtlich bis 2066. Schwefeldioxidemissionen, Hauptursache des sauren Regens, wurden in den USA und der EU durch Emissionsobergrenzen seit 1990 um über 90 Prozent reduziert. Was bei diesen Erfolgen half: Es gab wirtschaftlich praktikable Alternativen, die einen politischen Ausstieg ermöglichten. Bei PFAS fehlen solche Alternativen für viele Anwendungen noch.

Was es braucht bis zum ersten Einsatz in Kläranlagen

Zongsu Wei beschreibt die Studie ausdrücklich als Nachweis eines Mechanismus, nicht als fertige Technologie. Drei konkrete Hürden trennen das Labor vom industriellen Einsatz.

Erstens: UV-Licht unterhalb von 300 Nanometern erfordert UV-C-Quellen, die deutlich teurer und energieintensiver sind als die UV-Bestrahlung, die in deutschen Kläranlagen seit den 1990er Jahren zur Keimtötung eingesetzt wird. Der Energiebedarf für den flächendeckenden PFAS-Abbau ist noch nicht berechnet. Zweitens: Reales Abwasser enthält nicht nur GenX, sondern Hunderte verschiedene PFAS-Verbindungen sowie andere gelöste Stoffe, die Wasserstoffradikale abfangen könnten. Die Aarhus-Studie testete unter Laborbedingungen mit einer einzigen Verbindung. Drittens: Die Defluorierungsrate von 21,2 Prozent in fünf Stunden bedeutet, dass in dieser Zeit gut vier Fünftel der Fluoratome noch in organischen Verbindungen gebunden bleiben. Vollständige Zerstörung erforderte deutlich längere Kontaktzeiten oder intensivere Bestrahlung.

Der Erkenntnisgewinn liegt woanders: Wer weiß, dass Wasserstoffradikale der entscheidende Treiber sind, kann Wasseraufbereitungsanlagen gezielt auf diesen Mechanismus hin konstruieren, statt in einem empirischen Suchraum zu arbeiten. Wei nennt als nächsten Schritt Experimente mit komplexeren Abwassermatrizes. Bis zur ersten Pilotanlage rechnen Beobachter mit mehreren Jahren Entwicklungsarbeit.