PFAS: Nobelprijs voor chemie of toch nie?

• newEditor
• Scheikunde
• Biologie
• +1
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4-6

Introductie

PFAS, de 'forever chemicals' zijn vrijwel niet te verwijderen uit het milieu. Ze hebben geweldige eigenschappen maar die eigenschappen maken ze ook zeer slecht afbreekbaar. Hoe kunnen we er toch vanaf komen? Deze les gaat in op de scheikunde achter deze moleculen en laat leerlingen nadenken over het verwijderen van PFAS uit onze omgeving.

Instructies

Voorkennis van leerlingen

De les gaat uit van basiskennis koolstofchemie, bekendheid met termen als hydrofoob, hydrofiel, en redeneren in termen van bindingen, polair, apolair, elektronegativiteit van atomen.

Voorbereiding van de docent

• Neem de les inclusief de notities een keer door.
• De aangegeven lesduur (45 minuten) is exclusief de uitvoering van de tweede opdracht. Goed om daar rekening mee te houden.
• Bedenk vooraf (of, en) hoe je de tweede opdracht uit deze les gaat inzetten, bijvoorbeeld als huiswerk. Denk ook na over de bespreking/verwerking van de resultaten van deze opdracht; zie hiervoor de suggesties in de notitie.

Leerdoelen/vaardigheden

• De leerling kan uitleggen dat PFAS-moleculen geweldige eigenschappen hebben en hoe dat komt.
• .De leerling kan uitleggen dat PFAS ook wel 'forever chemicals' worden genoemd en waarom.
• De leerling kan ten minste 3 manieren benoemen om PFAS uit het milieu te verwijderen, met hun voor- en nadelen.

Aansluiting curriculum

De les past in het scheikunde-curriculum, bij het onderwerp ‘Ruimtelijke bouw van moleculen’ (Lewis-structuren, polaire atoombindingen, 5vwo) en ook bij het onderwerp ‘materialen’ (6vwo). Mooi voorbeeld van context geven, concepten verdiepen en concepten toepassen.

Feedback

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!

ut.onl/docent4tu

PFAS:

Nobelprijs voor chemie... 

...of toch nie?

Wat kun je met PFAS en vooral: hoe kom je er weer vanaf?

Informatie voor de docent

Benodigdheden

Iconen

Zet het vinkje 'toon bij leerling' aan

Toon notities bij elke dia

Navigeren door de les

Download het werkblad 

Vergroot een afbeelding

Klik hier

Hotspot met meer informatie

Laptop voor elke leerling

Rekenmachine voor elke leerling

Vooraf

Deze les past - afgezien van de tweede opdracht - binnen een lesuur. Deze tweede opdracht (met scenario's) kan ook als huiswerk opgegeven worden.

Leerdoelen

Na deze les...

...kun je uitleggen dat PFAS-moleculen geweldige eigenschappen hebben en hoe dat komt.

...kun je uitleggen dat PFAS ook wel 'forever chemicals' worden genoemd en waarom.

...kun je ten minste 3 manieren benoemen om PFAS uit 

het milieu te verwijderen, met hun voor- en nadelen.

Deze video (3 minuten; Engels. Via YouTube kun je eventueel de Engelstalige ondertiteling aanzetten) laat zien hoe PFAS-moleculen zijn opgebouwd, waar ze in voorkomen, dat ze vrijwel nergens mee reageren en tóch schade kunnen veroorzaken.

Vraag 

Hoe kan dit molecuul, PFAS, dat vrijwel nergens mee reageert, toch schadelijk zijn?

A

Het wordt door enzymen in de lever omgezet in agressieve tussenproducten die cellen beschadigen.

B

Het hecht zich makkelijk aan zuurstof in het bloed, waardoor de zuurstoftransportcapaciteit vermindert.

C

Het stapelt zich langzaam op in het lichaam en kan zo normale functies ontregelen, zoals het immuunsysteem en de hormoonhuishouding.

D

Het veroorzaakt directe oxidatie van vetten en eiwitten, waardoor cellen sneller verouderen.

Toelichting

A= onjuist PFAS zijn juist zo lastig omdat ze nauwelijks door het lichaam worden afgebroken of omgezet.

B=onjuist. PFAS reageren nauwelijks met zuurstof en beïnvloeden de zuurstofbinding van hemoglobine niet.

C=juist. PFAS zijn zo stabiel dat ze nauwelijks afbreken. Daardoor hopen ze zich op in mens en milieu en kunnen ze biologische processen verstoren.

D=onjuist. PFAS veroorzaken geen directe oxidatieve schade, maar werken eerder via langdurige aanwezigheid en verstoring van processen.

Sleepvraag

Waar zit volgens jou PFAS in en waar niet?

Bevat geen PFAS

Bevat wel PFAS

Toelichting

Goede waterflessen zijn gemaakt van polypropyleen en/of roestvrijstaal, niet gecoat met PFAS.

Alles wat een vetvrije/waterafstotende coating heeft, bevat in de regel PFAS.

Drinkwater bevat inmiddels ook PFAS, maar gelukkig nog in lage concentraties.

Eieren uit de supermarkt bevatten (vrijwel geen) PFAS, in tegenstelling tot eieren van hobbyboeren. Die laatste kippen eten regenwormen en die regenwormen krijgen PFAS vanuit de bodem binnen.

Het gaat er niet om dat leerlingen alles goed hebben, maar dat ze beseffen dat PFAS in veel (dagelijkse) producten zit.

Geschiedenis van PFAS

 1938    1940-1950        1960-1990       2000       2010-heden

Teflon

Bij het bedrijf Dupont ontdekt chemicus Roy Plunkett per toeval polytetrafluorethyleen (Teflon). Dat bleek extreem glad, hittebestendig en chemisch inert te zijn. Dit is de eerste bekende PFAS-polymeer (Chemeurope, z.d.).

Commerciële toepassingen

Anti-aanbakpannen komen op de markt. PFAS worden verwerkt in brandblusschuim, elektronica, textielcoatings, verf en dergelijke.

Nog geen zorgen

Massaal gebruik van PFAS, vooral PFOA en PFOS. Nog weinig aandacht voor gevolgen. In jaren '70 al wel mogelijke toxische effecten bekend maar niet gedeeld met publiek (Lerner, 2019).

PFAS onder vuur

PFAS bleken persistent, mobiel en bioaccumulerend: ze breken niet af, verspreiden zich via water, en hopen zich op in mens en dier.

PFOS werd verboden in Europa en later wereldwijd onder het Stockholmverdrag in 2009 (RIVM, z.d.).

PFAS in de actualiteit

Bouwstop (2019) vanwege PFAS in de grond (NL). Wereldwijd zoeken wetenschappers naar oplossingen voor verwijdering en vervanging. Vervangers voor PFAS blijken kortere versies te zijn en ook niet afbreekbaar.

klik op de hotspots voor meer info

Klik op de hotspots om de ontwikkelingen rondom PFAS in de tijd te zien.

PFAS-cyclus

Deze illlustratie laat zien waar PFAS zich rondom ons bevindt. Omdat PFAS zowel in grondwater, rivieren, planten, producten, slib etc. zit, is het erg lastig om alle PFAS uit de omgeving te verwijderen.

Een briljant molecuul?

PFAS is een verzamelnaam voor een groep chemische stoffen met handige water-, vet- en vuilafstotende eigenschappen. Het grote nadeel is dat ze nauwelijks afbreekbaar zijn, waardoor ze zich ophopen in het milieu en in levende organismen.

Wat PFAS-moleculen zo sterk maakt, zijn de bindingen tussen de fluor- en koolstofatomen. Een PFAS-molecuul bestaat uit een keten koolstofatomen met daaraan fluoratomen, en  aan één van de uiteinden een zuurgroep (-COOH) of sulfonaatgroep

(-SO₃H). In zure vorm zullen deze groepen een negatief geladen zuurstofatoom bevatten.

PFAS verzamelnaam

PFAS is een verzamelnaam voor een grote groep chemische stoffen, namelijk per- en polyfluoralkylstoffen. zoas PFOA en PFOS. Deze stoffen zijn door de mens gemaakt. Er zijn duizenden verschillende PFAS-stoffen, en ze hebben allemaal een vergelijkbare structuur met fluor en alkylgroepen. 

Bij de afbeelding:

De molecuulformule kan ook geschreven worden als C8F17SO3H.

Opdracht

Gebruik MolView (molview.org) om de structuurformules van PFOA en PFOS te bekijken.

Beantwoord de volgende vragen in tweetallen:

1. Welke groepen maken het molecuul hydrofoob?
   

2. Waardoor is de C–F-binding sterker dan de C–H-binding?
   

3. Waarom is PFAS biologisch moeilijk afbreekbaar?

Antwoorden op de volgende dia

Opdracht: antwoorden

Poll

PFAS dus....

Benieuwd hoe de stemming uitpakt...!

Hoe krijg je PFAS uit het milieu?

Er zijn inmiddels wel een paar manieren om PFAS te verwijderen, zie deze tabel (niet uitputtend). De meeste technieken zijn duur en niet altijd even effectief. Maar...het kán dus wel!

Opdracht

Het is 2040. Een van de volgende twee scenario's heeft zich voltrokken...

Vorm een tweetal, kies een scenario en maak                         of                                 .

Scenario 1

De afgelopen jaren is met man en macht gewerkt om PFAS uit het milieu te krijgen en te voorkomen dat er nieuw PFAS in het milieu kwam. Het is gelukt!

Scenario 2

De wereld heeft niets gedaan om PFAS uit te bannen of te verwijderen. Het is een ramp! 

een poster

Kies een van de twee scenario's. Maak via een (digitale) poster duidelijk wat er is gebeurd in de afgelopen jaren en wat de gevolgen daarvan zijn (positief of negatief). Je mag je fantasie daarbij gebruiken, maar baseer je (deels) wel op op feiten. Vermeld je bronnen.

een krantenartikel

Kies een scenario. Vertel wat er de afgelopen jaren gebeurd is met betrekking tot PFAS en welke gevolgen dit heeft gehad (positief of negatief). Je mag daarbij je fantasie gebruiken, maar baseer je (deels) op feiten. Vermeld daarbij ook je bronnen. Maak er een artikel van ongeveer 300 woorden van, geschikt om te publiceren in een landelijke krant.

Toelichting

De leerlingen hebben (bij voorkeur in tweetallen) hier twee keuzes: 

- doemscenario of positief scenario

- poster of krantenartikel.

Bij voorkeur kiezen de leerlingen zelf, maar je kunt als docent ook de keuze opleggen / verdelen over de klas. Dat voorkomt dat iedereen hetzelfde gaat doen.

Als leerlingen bij deze opdracht hun laptop mogen gebruiken, laat ze dan eerst de vraag op de volgende dia beantwoorden (over een goede prompt bij AI).

Deze opdracht kost wat tijd (25 minuten?); kan ook als huiswerk opgegeven worden.

Suggesties voor nabespreking:

- Hang de posters (na printen) in de klas; laat leerlingen langs de posters lopen. Voer daarna een klassegesprek over dit onderwerp: Maken de leerlingen zich zorgen? Of gaat de wetenschap dit toch wel oplossen?

- Publiceer de beste krantenartikelen (bij voorkeur één van elk scenario) in de schoolkrant / op de website / in een nieuwsbrief en vraag om reacties.

- Laat tijdens de les leerlingen die met verschillende scenario's bezig zijn geweest, info uitwisselen in tweetallen. Welk scenario is het meest waarschijnlijk?

- Vraag leerlingen na afloop van de opdracht wat er moet gebeuren om scenario 2 geen werkelijkheid te laten worden en hoe zij daar aan kunnen bijdragen.

Vraag

Stel je gebruikt bij de opdracht AI (bijv. ChatGPT). Wat is een goede prompt (zoekopdracht) waarmee je direct de juiste informatie krijgt?

Natuurlijk gebruiken leerlingen AI om zo'n vraag te beantwoorden. Maar krijgen ze ook het juiste antwoord? Door ze te leren om goede prompts te schrijven, leren ze om goed met AI om te gaan. Bespreek enkele antwoorden met de klas en selecteer samen één of meerdere goede prompts (en leg uit waarom andere minder goed zijn).

Een positief filmpje (2 minuten) over het 'schoonbakken' van met PFAS-vervuilde grond tot bakstenen; leuk om mee af te sluiten.

Gefeliciteerd!

De bodem is weer PFAS-vrij! Toch? Bedankt!

Nu kun je...

...uitleggen dat PFAS-moleculen geweldige eigenschappen hebben en hoe dat komt.

...uitleggen dat PFAS ook wel 'forever chemicals' worden genoemd en waarom.

...ten minste 3 manieren benoemen om PFAS uit het milieu te verwijderen, met hun voor- en nadelen.

Geïnspireerd?

Vond je dit een leuke les? Dan is één van de volgende vervolgopleidingen misschien iets voor jou. 

Bachelor Soil, Water, Atmosphere (universiteit)

https://www.wur.nl/nl/onderwijs-opleidingen/bachelor/bsc-opleidingen/bachelors-soil-water-atmosphere.htm

Bachelor Biomedische wetenschappen (universiteit)

https://www.universiteitleiden.nl/onderwijs/opleidingen/bachelor/biomedische-wetenschappen

Bachelor Milieukunde (hbo)

https://www.hvhl.nl/opleidingen/hbo/milieukunde/

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!

Feedback gevraagd

Klik hier om naar de vragenlijst voor leerlingen te gaan

Link naar vragenlijst voor leerlingen: 

ut.onl/leerling4tu 

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!

Feedback gevraagd

Vragenlijst voor docenten

ut.onl/docent4tu

Link naar vragenlijst voor docenten:

ut.onl/docent4tu

Check www.4tuschools.nl voor meer inspirerende lessen!

Chemeurope. (z.d.). Roy J. Plunkett. chemeurope.com. Geraadpleegd op 10 september 2025, van https://www.chemeurope.com/en/encyclopedia/Roy_J._Plunkett.html

Lerner, S. (2019, 29 april). DuPont and the Chemistry of Deception. The Intercept. https://theintercept.com/2015/08/11/dupont-chemistry-deception/

RIVM. (z.d.). PFAS. Geraadpleegd op 10 september 2025, van https://www.rivm.nl/pfas

Bronnen