Oplaadbare lithium-ionbatterijen die worden gebruikt in alledaagse gadgets, elektrische voertuigen en voor de opslag van hernieuwbare energie kunnen een groeiende bron zijn van ‘forever chemicaliën’ die de bodem en waterwegen vervuilen, suggereert nieuw onderzoek.
Onder ‘Forever chemicaliën’ vallen duizenden verschillende soorten per- en polyfluoralkylstoffen (PFAS). Ze worden al tientallen jaren gebruikt om producten beter bestand te maken tegen water, vlekken en hitte. Meer recentelijk is een speciale subklasse van PFAS genaamd bis-perfluoralkylsulfonimiden (bis-FASI) gebruikt als elektrolyten en bindmiddelen in lithium-ionbatterijen.
Deze bis-FASI’s duiken nu op in de bodem, het sediment, het water en de sneeuw rond productiefaciliteiten, blijkt uit onderzoek dat gisteren in het tijdschrift is gepubliceerd. Natuurcommunicatie. De auteurs van het onderzoek vonden ook bis-FASI in percolaat van stortplaatsen.
Het is een probleem dat kan groeien naarmate meer delen van ons leven volledig elektrisch worden – van auto’s tot huizen en gebouwen
Alles bij elkaar genomen wijst het op lithium-ionbatterijen als een potentiële vector voor eeuwige chemische vervuiling van wieg tot graf. Als er geen actie wordt ondernomen, is het een probleem dat kan groeien naarmate meer delen van ons leven volledig elektrisch worden – van auto’s tot huizen en gebouwen.
“Het is absoluut niet bedoeld om tegen schone of duurzame energie te zijn… Het is echt bedoeld om erop te wijzen: ‘Hé, laten we milieurisicobeoordelingen opnemen van de dingen die we in deze infrastructuur gebruiken'”, zegt hoofdauteur Jennifer Guelfo, assistent-professor van milieutechniek aan de Texas Tech University.
“Dat is eigenlijk het uitgangspunt. Ik hoop dat dit zal leiden tot meer aandacht voor deze verbindingen en soortgelijke verbindingen in opkomende toepassingen in zowel schone energie als consumentenelektronica”, voegt P. Lee Ferguson, de tweede auteur van het onderzoek en universitair hoofddocent civiele techniek en milieutechniek aan de Duke University, toe.
De onderzoekers namen tussen januari en oktober 2022 water-, sediment- en bodemmonsters op 87 verschillende locaties in Minnesota, Kentucky, België en Frankrijk – waarbij ze zich richtten op gebieden in de buurt van meerjarige chemische producenten, waaronder onder meer 3M en Arkema. Ze vonden concentraties van bis-FASI in het bereik van delen per miljard (ppb), gebruikelijk in de buurt van productiefaciliteiten. “Het wordt meestal niet gezien als louter achtergrondconcentratie”, zegt Guelfo. “Delen per miljard is meestal iets dat geassocieerd wordt met een of andere vorm van impact.”
Ter vergelijking: dat is volgens Guelfo minder PFAS-besmetting dan je in het milieu zou kunnen aantreffen door het vrijkomen van blusschuim. In dat scenario kunnen de PFAS-niveaus in de deeltjes per miljoen liggen, ongeveer duizend keer hoger dan de bis-FASI-concentraties die Guelfo en haar collega’s doorgaans in de buurt van producenten aantreffen. Maar de besmetting die ze hebben gedocumenteerd is nog steeds ordes van grootte hoger dan de limieten die de Environmental Protection Agency dit jaar heeft vastgesteld voor andere soorten PFAS in drinkwater. De limiet van het agentschap is vier delen per biljoen voor de twee meest voorkomende soorten forever-chemicaliën.
Er zijn nog geen federale voorschriften specifiek voor bis-FASI, dat al lang niet zo alomtegenwoordig wordt gebruikt als andere soorten PFAS. Omdat PFAS in alles zijn gebruikt, van pannen met antiaanbaklaag tot voedselverpakkingen, textielbeschermers en tandzijde, zijn bepaalde soorten PFAS waarschijnlijk al in de bloedbaan van de meeste Amerikanen terechtgekomen.
Wetenschappers proberen nog steeds te begrijpen hoe blootstelling aan PFAS mensen beïnvloedt, en er is nog minder specifiek bekend over bis-FASI. Maar studies naar de meest voorkomende soorten PFAS hebben een hoge blootstelling gekoppeld aan een hoger risico op bepaalde soorten kanker, leverschade, hoge cholesterol en reproductieve gezondheidsproblemen, waaronder een lager geboortegewicht. Bis-FASI zal waarschijnlijk nog lange tijd in het milieu blijven bestaan, suggereert nieuw onderzoek, maar zou mogelijk kunnen worden opgeruimd met behulp van vergelijkbare methoden om andere soorten forever-chemicaliën in drinkwater te behandelen.
Omdat er zoveel verschillende soorten PFAS’s zijn en de groeiende bezorgdheid over de risico’s die ze met zich meebrengen als een klasse van chemicaliën, zeggen onderzoekers dat we misschien niet willen wachten om later problemen te ontdekken als we nu actie kunnen ondernemen om de gezondheid en het milieu te beschermen. 3M, dat al jaren te maken heeft met een reeks rechtszaken vanwege de productie van PFAS, heeft beloofd de chemicaliën eind volgend jaar voorgoed uit te faseren en daarna door te gaan met het opruimen van de vervuiling in de buurt van zijn faciliteiten. Het omvat niet langer bis-FASI-productie, zegt het bedrijf De rand in de e-mail. Arkema reageerde niet onmiddellijk op een verzoek om commentaar De rand.
“Ik bepleit dat we een proactieve houding moeten aannemen als het gaat om het beperken van de uitstoot van PFAS in het milieu, in plaats van te wachten tot we tientallen jaren toxicologisch onderzoek hebben gedaan om te zeggen: ‘Hé, misschien moeten we dit in het drinkwater beperken.’ ‘, zegt Guelfo.
Bovendien wordt er steeds meer vraag naar lithium-ionbatterijen voor elektrische voertuigen en zonne- en windenergie. De auteurs van het onderzoek testten 17 verschillende batterijen die worden gebruikt in laptops, smartphones, tablets, elektrische voertuigen en meer en vonden bis-FASI in 11 daarvan. En aangezien geschat wordt dat slechts ongeveer 5 procent van de lithium-ionbatterijen wordt gerecycled, besloten ze ook op zoek te gaan naar bis-FASI in de buurt van stortplaatsen. Ze analyseerden bestaande laboratoriummonsters van percolaat verzameld op stortplaatsen in North Carolina en vonden concentraties in de buurt van het bereik van delen per miljard.
“Dit is een zeer interessante studie door een groep zeer gekwalificeerde onderzoekers”, zei A. Daniel Jones, adjunct-directeur van het PFAS Research Center van de Michigan State University, die niet bij het onderzoek betrokken was, in een e-mail aan De rand. “Dit werk vestigt de aandacht op de vaak over het hoofd geziene chemische PFAS en suggereert dat deze gemakkelijk door het milieu wordt getransporteerd. Het is ook belangrijk dat dit onderzoek de aandacht vestigt op de noodzaak van een groter bewustzijn van de gevolgen van lithiumbatterijen voor de volledige levenscyclus.”