Fytoremediatie met industriële hennep als innovatieve saneringstechniek voor mild verontreinigde PFAS-gronden

HEMP4PFAS

Ontwikkelproject rond fytoremediation goedgekeurd binnen de CIST-2024-I oproep met steun van Vlaanderen, OVAM en KIS.

Consortium partners:

 

Organisatie Land Website
1 C-Biotech België link
2 Antea Belgium België link
3 DEME environmental België link
4 E-missionC België link
5 iFLUX België link
6 INAGRO België link
7 VITO België link

Doelstellingen van het project:

Dit project richt zich op het verder ontwikkelen van een alternatieve, innovatieve aanpak voor bodemsanering, specifiek gericht op bodemtypes waar traditionele saneringstechnieken te duur, ingrijpend of moeilijk uit te voeren zijn (bv. licht tot matig vervuilde bodems, landbouwgrond, moeilijk toegankelijke terreinen, …).

Concreet concentreet het project zich op twee veelbelovende processen, nl. fytoremediatie en pyrolyse, die zorgvuldig geëvalueerd zullen worden op technische haalbaarheid, effectiviteit en efficiëntie. Enerzijds zal in een veldproef tijdens meerdere teeltcycli onderzocht worden in hoeverre industriële hennep PFAS in bepaalde delen van de plant kan accumuleren (fytoremediatie). Naast het optimaliseren van de PFAS-opname door de plant, zal er ook actief ingezet worden op innovatieve monitoring van meerdere milieucompartimenten (grondwater, bodem, plant) om PFAS tijdens het saneringsproces nauwkeurig te kunnen traceren. Na oogst van de hennep zullen de met PFAS verontreinigde plantdelen (bv. bladeren) in een daaropvolgende pilootproef onderworpen worden aan pyrolyse waarbij naar optimale vernietiging van PFAS gestreefd wordt.

De meerwaarde van het voorgestelde project ligt echter niet alleen in de innovatieve saneringsaanpak voor PFAS (en bij uitbreiding andere zorgwekkende stoffen), maar ook in een bredere waardecreatie op economisch, ecologisch, sociaal en maatschappelijk vlak. Het gebruik van fytoremediatie en pyrolyse in combinatie met industriële hennep kan namelijk tot diverse ecosysteemdiensten (bv. opwaardering bodem, koolstofopslag, milieubewustzijn, …) leiden. Het consortium is ervan overtuigd dat juist dit holistische karakter een krachtig voorbeeld vormt voor het aanpakken van mondiale uitdagingen.

Werkplan:

Testlocaties:

  • Oefenterrein voor hulpdiensten (Ranst)
  • Een nog te selecteren terrein

Resultaten/Bevindingen:

Tussentijdse resultaten:

Binnen HEMP4PFAS werden potproeven in de serre uitgevoerd om het potentieel van industriële hennep voor het beheer van met PFAS verontreinigde grond te beoordelen, waarbij gebruik werd gemaakt van bodem afkomstig van de veldproeflocatie te Ranst (brandweeropleidingscentrum). Tot op heden zijn twee teeltcycli afgerond. De laboratoriumresultaten van de eerste teeltcyclus werden opgeleverd, terwijl de laboanalyses van de tweede cyclus momenteel nog in uitvoering zijn. De resultaten tonen aan dat industriële hennep PFAS kan opnemen en accumuleren in plantweefsels, met de hoogste concentraties in de bladeren (tot 750 µg/kg DS inbladeren versus tot 28 µg/kg DS in de stengels en tot 125 µg/kg DS in wortels – totale PFAS).

Hoewel de opname van PFAS door planten werd bevestigd, met name voor verbindingen met een korte keten PFAS, bleef de totale verwijderingsefficiëntie beperkt. De resultaten wijzen er op dat de capaciteit voor snelle bodemsanering via fytoremediatie beperkt is. Er werden onverwachte stijgingen van de PFAS-concentraties in de bodem waargenomen, wat de complexiteit van de PFAS-dynamiek en de noodzaak van verbeterde experimentele controle onderstreept.

Daarnaast werd vastgesteld dat biomassaontwikkeling een belangrijke rol speelt in de opname van PFAS door planten. De verschillen tussen behandelingen (toevoeging additieven) op PFAS-verontreinigde bodem bleken beperkt, terwijl duidelijke verschillen werden waargenomen tussen PFAS-verontreinigde en niet-verontreinigde bodem.

De resultaten suggereren dat PFAS-verontreinigde landbouwgronden mogelijk nog productief kunnen worden gebruikt, op voorwaarde dat langdurige teelt geen negatieve impact heeft op de grondwaterkwaliteit en dat de geproduceerde biomassa veilig kan worden verwerkt en gevaloriseerd.

Op basis van de huidige bevindingen werd besloten het potexperiment uit te breiden met een nieuwe test en bijkomende analyses. In het vervolg van het project zal ook meer aandacht worden besteed aan het lange termijn gebruik van verontreinigde landbouwgronden en de valorisatie van de geproduceerde biomassa.

De experimenten hebben enkele belangrijke inzichten opgeleverd:

  • PFAS-onderzoek moet niet enkel gebaseerd zijn op targetanalyses, maar ook rekening houden met precursoren, ultra-korte keten PFAS en andere PFAS-vormen.
  • Industriële hennep heeft een beperkte capaciteit om PFAS uit de bodem te verwijderen, waardoor snelle bodemsanering via fytoremediatie weinig realistisch is.
  • De focus zou daarom eerder moeten liggen op lange termijn beheer van verontreinigde gronden en valorisatie van de geproduceerde biomassa.
  • Biomassaproductie blijkt een belangrijke parameter te zijn die PFAS-gerelateerde observaties beïnvloedt.
  • Onverwachte fenomenen (zoals vroegtijdige bladval) kunnen waardevolle inzichten opleveren maar vereisen soms aanpassing van de staalname- en analysemethoden voor pottesten (en van oogstmomenten bij veldapplicaties)
  • In veldomstandigheden kunnen wortels niet worden verwijderd, terwijl korte keten PFAS vooral in bladeren en stengels accumuleren. Daarom is het belangrijk om bij biomassa-verwerking stengels en bladeren samen te beschouwen.
  • Door de waargenomen variabiliteit tussen herhalingen wordt aanbevolen om composietmonsters van bodem te gebruiken bij toekomstige experimenten.

Een veldtest werd in mei 2026 opgestart en pyrolysetesten worden voorbereid.

Project informatie

Status

Looptijd

01/12/2024

-

30/11/2027

Locatie

Website

Coördinator

C-Biotech

Ingmar Nopens

Tussentijdse resultaten:

Binnen HEMP4PFAS werden potproeven in de serre uitgevoerd om het potentieel van industriële hennep voor het beheer van met PFAS verontreinigde grond te beoordelen, waarbij gebruik werd gemaakt van bodem afkomstig van de veldproeflocatie te Ranst (brandweeropleidingscentrum). Tot op heden zijn twee teeltcycli afgerond. De laboratoriumresultaten van de eerste teeltcyclus werden opgeleverd, terwijl de laboanalyses van de tweede cyclus momenteel nog in uitvoering zijn. De resultaten tonen aan dat industriële hennep PFAS kan opnemen en accumuleren in plantweefsels, met de hoogste concentraties in de bladeren (tot 750 µg/kg DS inbladeren versus tot 28 µg/kg DS in de stengels en tot 125 µg/kg DS in wortels – totale PFAS).

Hoewel de opname van PFAS door planten werd bevestigd, met name voor verbindingen met een korte keten PFAS, bleef de totale verwijderingsefficiëntie beperkt. De resultaten wijzen er op dat de capaciteit voor snelle bodemsanering via fytoremediatie beperkt is. Er werden onverwachte stijgingen van de PFAS-concentraties in de bodem waargenomen, wat de complexiteit van de PFAS-dynamiek en de noodzaak van verbeterde experimentele controle onderstreept.

Daarnaast werd vastgesteld dat biomassaontwikkeling een belangrijke rol speelt in de opname van PFAS door planten. De verschillen tussen behandelingen (toevoeging additieven) op PFAS-verontreinigde bodem bleken beperkt, terwijl duidelijke verschillen werden waargenomen tussen PFAS-verontreinigde en niet-verontreinigde bodem.

De resultaten suggereren dat PFAS-verontreinigde landbouwgronden mogelijk nog productief kunnen worden gebruikt, op voorwaarde dat langdurige teelt geen negatieve impact heeft op de grondwaterkwaliteit en dat de geproduceerde biomassa veilig kan worden verwerkt en gevaloriseerd.

Op basis van de huidige bevindingen werd besloten het potexperiment uit te breiden met een nieuwe test en bijkomende analyses. In het vervolg van het project zal ook meer aandacht worden besteed aan het lange termijn gebruik van verontreinigde landbouwgronden en de valorisatie van de geproduceerde biomassa.

De experimenten hebben enkele belangrijke inzichten opgeleverd:

  • PFAS-onderzoek moet niet enkel gebaseerd zijn op targetanalyses, maar ook rekening houden met precursoren, ultra-korte keten PFAS en andere PFAS-vormen.
  • Industriële hennep heeft een beperkte capaciteit om PFAS uit de bodem te verwijderen, waardoor snelle bodemsanering via fytoremediatie weinig realistisch is.
  • De focus zou daarom eerder moeten liggen op lange termijn beheer van verontreinigde gronden en valorisatie van de geproduceerde biomassa.
  • Biomassaproductie blijkt een belangrijke parameter te zijn die PFAS-gerelateerde observaties beïnvloedt.
  • Onverwachte fenomenen (zoals vroegtijdige bladval) kunnen waardevolle inzichten opleveren maar vereisen soms aanpassing van de staalname- en analysemethoden voor pottesten (en van oogstmomenten bij veldapplicaties)
  • In veldomstandigheden kunnen wortels niet worden verwijderd, terwijl korte keten PFAS vooral in bladeren en stengels accumuleren. Daarom is het belangrijk om bij biomassa-verwerking stengels en bladeren samen te beschouwen.
  • Door de waargenomen variabiliteit tussen herhalingen wordt aanbevolen om composietmonsters van bodem te gebruiken bij toekomstige experimenten.

Een veldtest werd in mei 2026 opgestart en pyrolysetesten worden voorbereid.

Technologie(ën) beschouwd in project

Milieucompartimenten

Type activiteit

Type zorgwekkende stof

Financieringsbron(nen)