Trifluoressigsäure ist ein persistenter und sehr mobiler Stoff, dessen Gehalte in Laub- und Nadelbäumen in den letzten 25 Jahren stark angestiegen sind. Eine aktuelle Studie untersucht diese Entwicklung anhand von archivierten Blättern und Nadeln der Umweltprobenbank des Bundes. Methodik und Probenahme Die Untersuchung bezog sich auf Trifluoracetat (TFA), das ist das Anion der Trifluoressigsäure. Gemessen wurden Blattproben von Rotbuche und Pyramidenpappel sowie Nadelproben von Waldkiefer und Gemeiner Fichte der Umweltprobenbank des Bundes . Die Proben stammen aus verschiedenen Probenahmegebieten in Deutschland. Sie wurden im Zeitraum von 1985 bis 2022 entnommen. Die Analyse erfolgte mittels Ionenchromatographie gekoppelt mit der Tandem-Massenspektrometrie, wobei Proben mit niedrigen TFA-Gehalten zur Validierung der Messmethode dienten. Ergebnisse Die TFA-Gehalte in den Blatt- und Nadelproben zeigen einen deutlichen Anstieg über die Jahre: Rotbuche: Die TFA-Gehalte stiegen von etwa 50 μg/kg Trockengewicht (TG) um 1990 auf 200 bis 300 μg/kg TG im Jahr 2018/19. Pyramidenpappel: Die Werte erhöhten sich von 200 μg/kg TG im Jahr 1991 auf 1000 μg/kg TG (1 mg/kg TG) im Jahr 2020. Waldkiefer: Die TFA-Gehalte in den Nadeln stiegen von 70 μg/kg TG im Jahr 1992 auf 750 μg/kg TG im Jahr 2022. Gemeine Fichte: Die Werte erhöhten sich von 60 μg/kg TG im Jahr 1985 auf 960 μg/kg TG im Jahr 2021. Bei den Blattproben konnte festgestellt werden, dass die Proben derselben Baumart in einem ähnlichen Konzentrationsbereich liegen, obwohl sie aus unterschiedlich belasteten Biotopen stammen. Statistische Signifikanz Für beide Standorte der Pyramidenpappel, drei Standorte der Rotbuche und die Nadelbaumarten konnte ein statistisch signifikanter Anstieg der TFA-Gehalte innerhalb des Untersuchungszeitraums festgestellt werden. Relevanz und Ausblick. Die Ergebnisse weisen auf einen deutlichen Anstieg der atmosphärischen TFA- Deposition innerhalb der letzten Jahrzehnte in Deutschland hin. Sie sind in die Diskussionen zur PFAS -Beschränkung im Rahmen der europäischen Chemikalienverordnung REACH eingeflossen und sollen dazu beitragen, Kälte- und Treibmittel mit PFAS-Bildungspotential zu verbieten. Zeitliche Entwicklung der Trifluoracetat-Gehalte in Blättern der Rotbuche für untersuchte Probenahmegebiete. Duplikate sind als arithmetische Mittelwerte der Einzelwerte dargestellt. Quelle: TZW Karlsruhe Zeitliche Entwicklung der TFA-Gehalte in Nadeln der Waldkiefer und der Gemeinen Fichte. Duplikate sind als arithmetische Mittelwerte der Einzelwerte dargestellt. Ergebnisse der Proben der Gemeinen Fichte aus dem Nationalpark Harz dienen dem Vergleich verschiedener Probenahmestandorte und wurden dem ersten Bericht (Freeling und Scheurer, 2021) entnommen. Quelle: TZW Karlsruhe
Der Einsatz fossil basierter Materialien für Einmalanwendungen ist derzeit noch weit verbreitet. Dies gilt insbesondere für geschäumte Kunststoffe in Verpackungs- und Bauanwendungen. Speziell im Verpackungsbereich werden wertvolle Ressourcen für Anwendungen mit sehr kurzer Nutzungsphase und anschließender thermischer Verwertung eingesetzt. Durch das wachsende Bewusstsein der Allgemeinheit für die aus dem Einsatz endlicher Ressourcen resultierenden Probleme, steigt die Nachfrage nach Lösungen auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Im Bereich stärkebasierter Schaumfolien fehlen jedoch derzeit marktfähige Lösungen. Im Rahmen des Projektes wird durch Arbeiten in den Bereichen Werkstoffrezeptur, Verarbeitbarkeit und Verarbeitung sowie Verwertung am Ende der Nutzungsdauer ein ganzheitlicher Ansatz für eine stärkebasierte Schaumfolie entwickelt, deren Eigenschaften maßgeschneidert für Verpackungs- und Bauanwendungen sind. Die theoretischen Arbeiten werden durch umfangreiche experimentelle Versuchsreihen und Parameterstudien begleitet, was im Anschluss eine schnelle Überführung der Ergebnisse in den industriellen Maßstab ermöglicht. Das IKV übernimmt hierbei im AP 3 die gezielte Anpassung der Anlagentechnik für eine schonende Verarbeitung der stärkebasierten Compounds bei gleichzeitig guter Einmischung des Treibmittels. Hierzu werden ebenfalls ideale Prozessparameter für verschiedene Materialrezepturen ermittelt und die Schaumfolienherstellung prozesstechnisch optimiert. Im AP4 charakterisiert das IKV in Kooperation mit den Partnern die hergestellten Stärkeschaumfolien hinsichtlich ihrer Schaumeigenschaften. Zusätzlich werden die Schaumfolien bezüglich ihrer Nachexpansionsneigung untersucht. Aus den gewonnenen Erkenntnissen sollen Zusammenhänge zwischen den ermittelten Schaumeigenschaften und mechanischen Kennwerten in Abhängigkeit der jeweils gewählten Schäumprozessparametern (Treibmittelrezeptur, Durchsatz, Schmelzetemperaturen und -drücke) herausgearbeitet werden.