PFAS bei Dichtungen: was Sie wissen müssen

Was sind PFAS?

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sind eine umfangreiche Gruppe synthetischer Chemikalien, die seit den späten 1940er Jahren entwickelt und hergestellt werden. Diese Verbindungen zeichnen sich durch ihre hohe chemische Stabilität und Langlebigkeit aus, weshalb sie in einer Vielzahl von industriellen und kommerziellen Anwendungen eingesetzt werden.

PFAS sind in der Umwelt und in vielen Konsumgütern weit verbreitet, was zu Bedenken hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt geführt hat. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Wasser, Öl und Schmutz abzuweisen, finden sie Einsatz in Produkten wie Kochgeschirr, wasserabweisenden Kleidungsstücken und Feuerlöschschäumen. Ihre Präsenz in der Umwelt wird zunehmend als globales Problem erkannt, da sie sich in Wasser, Boden und lebenden Organismen anreichern können.

Definition und Zusammensetzung

• Allgemeine Definition: PFAS ist die Abkürzung für Per- und Polyfluoralkylsubstanzen, eine Gruppe von über 10.000 synthetischen Chemikalien, von denen einige in der EU seit 2006 verboten sind. Diese Chemikalien sind sehr langlebig und bauen sich nur sehr langsam ab.
• Chemische Struktur: Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen sind aliphatische organische Verbindungen, bei denen an mindestens einem Kohlenstoffatom die Wasserstoffatome vollständig durch Fluoratome ersetzt worden sind.
• Kohlenstoff-Fluor-Bindungen: Fluoralkyle enthalten Kohlenstoff-Fluor-Bindungen, die zu den stärksten chemischen Bindungen in der organischen Chemie gehören.

Vielfalt und Anzahl

Schätzungen zur Anzahl der einzelnen PFAS-Verbindungen variieren. Während einige Schätzungen von über 12.000 Einzelstoffen sprechen, umfasst die PFAS-Gruppe nach anderen Schätzungen mehr als 10.000 verschiedene Stoffe.

Eigenschaften, Herstellung und Verwendung

Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften finden perfluorierte Chemikalien (PFC) Anwendung in zahlreichen industriellen Prozessen und technischen Anwendungen, einschließlich der Herstellung von wasser-, fett- und schmutzabweisenden Produkten, in Elektronikgeräten, kosmetischen Mitteln, Imprägniermitteln und in vielen weiteren Bereichen.

Wo sind PFAS enthalten?

PFAS finden sich wegen ihrer einzigartigen chemischen Eigenschaften in einer Vielzahl von Konsumgütern und Industrieprodukten. Diese Omnipräsenz hat zu einer weit verbreiteten Umweltkontamination geführt.

Alltagsprodukte

• Kochgeschirr: Antihaftpfannen und -töpfe sind oft beschichtet, um ihre antihaftenden Eigenschaften zu verbessern.
• Textilien: Wasserdichte Kleidung wie Regenjacken sowie flecken- und schmutzabweisende Teppiche und Möbelstoffe enthalten häufig Fluoralkyle.
• Verpackungsmaterialien: Einige Lebensmittelverpackungen, insbesondere Fast-Food-Verpackungen, sind beschichtet, um das Durchsickern von Flüssigkeiten und Fetten zu verhindern.

Industrielle Anwendungen

• Feuerlöschschaum: PFAS werden in bestimmten Typen von Löschschäumen verwendet, insbesondere bei Bränden, an denen Erdölprodukte beteiligt sind.
• Elektronik: In der Elektronikindustrie werden PFAS wegen ihrer wasser- und hitzeabweisenden Eigenschaften eingesetzt.
• Bauwesen: Bestimmte Arten von Farben, Lacken und Dichtungsmitteln enthalten PFAS.

Umweltbelastung und regionale Unterschiede

• Boden und Wasser: Fluoralkyle können durch industrielle Abfälle, Löschschaum und landwirtschaftliche Praktiken in den Boden und das Grundwasser gelangen.
• Luft: Einige perfluorierte Chemikalien können in die Luft freigesetzt werden und tragen zur Luftverschmutzung bei.
• Industriegebiete: Regionen mit hoher industrieller Aktivität weisen oft höhere PFAS-Konzentrationen auf.
• Militärische Standorte: Wegen der Verwendung von Löschschaum bei Militärübungen sind militärische Standorte oft signifikante Quellen der PFAS-Kontamination.

Warum PFAS gefährlich sein können

PFAS werden wegen ihrer extremen Persistenz in der Umwelt und im menschlichen Körper auch als „Forever Chemicals“ bezeichnet. In den letzten Jahren haben sie aufgrund ihrer potenziellen Gesundheitsrisiken und Umweltauswirkungen zunehmend Besorgnis erregt.

Gesundheitliche Auswirkungen

Per- und Polyfluoralkylsubstanzen haben die Fähigkeit, sich im menschlichen Körper anzusammeln, was zu langfristigen Gesundheitsproblemen führen kann (Bioakkumulation). Einige Studien haben gezeigt, dass bestimmte perfluorierte Chemikalien negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben können, darunter:

• Beeinträchtigung des Immunsystems.
• Erhöhung des Risikos für bestimmte Krebsarten.
• Negative Auswirkungen auf die Leber.
• Störungen im Hormonsystem.
• Entwicklungsprobleme bei Föten und Kindern.

Umweltauswirkungen

Umfangreiche Forschung wird betrieben, um die genauen Auswirkungen von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen auf Gesundheit und Umwelt zu verstehen. Weltweit gibt es Bestrebungen, die Verwendung und Freisetzung dieser Chemikalien zu regulieren, um die Risiken zu minimieren. Ihre Langlebigkeit, die Fähigkeit zur Bioakkumulation und die Toxizität sind die Hauptgründe für die wachsende Besorgnis und die Notwendigkeit einer verstärkten Kontrolle.

Wie sollen PFAS reguliert werden?

Angesichts der wachsenden Bedenken hinsichtlich der Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen von PFAS haben Regierungen und internationale Organisationen Maßnahmen zur Kontrolle und Regulierung dieser Chemikalien eingeleitet.

Globale und nationale Regulierungsinitiativen

• Internationale Abkommen: Einige Per- und Polyfluoralkylsubstanzen, insbesondere PFOS und PFOA, wurden in internationale Übereinkommen wie das Stockholmer Übereinkommen über persistente organische Schadstoffe aufgenommen, was zu Beschränkungen und Verboten ihrer Nutzung führte.
• EU-Regulierungen: Die Europäische Union hat spezifische Grenzwerte für perfluorierte Chemikalien in Trinkwasser und bestimmten Produkten festgelegt und arbeitet an weiteren Regelungen, um die Verwendung und den Umgang mit PFAS zu kontrollieren.
• Nationale Gesetzgebung: Verschiedene Länder haben eigene Maßnahmen ergriffen, die von vollständigen Verboten bestimmter perfluorierter Chemikalien bis hin zu Beschränkungen ihrer Verwendung in bestimmten Produkten reichen.

Herausforderungen bei der Regulierung

• Chemische Vielfalt: Die große Anzahl unterschiedlicher PFAS-Verbindungen erschwert eine einheitliche Regulierung.
• Wissenschaftliche Unsicherheiten: Trotz umfangreicher Forschung gibt es weiterhin Unsicherheiten bezüglich der spezifischen Auswirkungen einzelner PFAS-Verbindungen, was die Festlegung von Grenzwerten und Sicherheitsstandards erschwert.
• Industrieller Widerstand: Die breite industrielle Nutzung führt zu wirtschaftlichen Interessenkonflikten, was die Durchsetzung strenger Regulierungen erschwert.

Die Regulierung perfluorierter Chemikalien ist ein komplexes und sich entwickelndes Feld, das sowohl die Wissenschaft als auch die Politik herausfordert. Mehr zum europäischen Chemikalienrecht finden Sie in unserem Beitrag zur REACH-Verordnung.

Aktueller Stand zum PFAS-Verbot der ECHA

Die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) hat bedeutende Schritte unternommen, um die Verwendung von per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen in der Europäischen Union zu beschränken. Diese Chemikalien umfassen eine Familie von etwa 10.000 Substanzen.

Vorschlag zur Beschränkung von PFAS

Im Jahr 2023 hat die ECHA einen Vorschlag zur Beschränkung von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen vorgelegt. Dieser Vorschlag wurde von fünf EU-Mitgliedstaaten erarbeitet und der ECHA unterbreitet: Dänemark, Deutschland, den Niederlanden, Norwegen und Schweden. Ziel ist eine umfassende Regulierung dieser Chemikalien unter der REACH-Verordnung der EU.

Öffentliche Konsultation und Zeitplan

Die ECHA hat eine sechsmonatige öffentliche Konsultationsphase für diesen Vorschlag eingerichtet, die am 22. März 2023 begann und am 25. September 2023 endete. Diese Konsultation bot Organisationen, Unternehmen und Einzelpersonen die Möglichkeit, Kommentare und Informationen zum Vorschlag einzureichen. Mehr als 4.400 Organisationen, Unternehmen und Einzelpersonen haben Kommentare und Informationen eingereicht.

Erwartete Umsetzung

Aktuell setzen sich die beteiligten EU-Mitgliedstaaten für ein EU-weites Verbot von PFAS ein, das voraussichtlich 2026/2027 in Kraft treten soll. Dieses Verbot zielt darauf ab, die Verwendung und Freisetzung dieser Chemikalien zu beschränken, um die damit verbundenen Umwelt- und Gesundheitsrisiken zu minimieren.

Die von der ECHA initiierte öffentliche Konsultation und der geplante Zeitplan zeigen, dass dieses Thema in der EU-Politik eine hohe Priorität hat. Die endgültige Entscheidung und Umsetzung der Beschränkungen wird die Richtung für die zukünftige Verwendung perfluorierter Chemikalien in der EU maßgeblich beeinflussen.

Wo sind die PFAS-Belastungen am höchsten?

Die Belastung durch per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen ist ein globales Problem, wobei einige Regionen besonders stark betroffen sind. Eine umfassende Untersuchung in Deutschland hat aufgezeigt, wie weitreichend die Kontamination sein kann.

Umfang der Kontamination

• Deutschland: Eine Recherche von NDR, WDR und SZ hat in Deutschland mehr als 1.500 Orte mit PFAS-Verschmutzung identifiziert, darunter über 300 Hotspots mit signifikanter Belastung.
• Europa: Im Rahmen des „Forever Pollution Project“ wurden in ganz Europa über 17.000 Orte mit relevanter PFAS-Verschmutzung lokalisiert, einschließlich etwa 2.000 Hotspots, die erhebliche Gesundheitsgefahren darstellen.

Schwerpunkte der Verschmutzung

• Flughäfen und Militärstandorte: Viele dieser Orte sind Flughäfen und Militärstandorte, an denen in der Vergangenheit PFAS-haltiger Löschschaum eingesetzt wurde.
• Kläranlagen und Deponien: Auch Kläranlagen und Deponien sind betroffen, da sich hier PFAS-haltige Abwässer und Gegenstände sammeln.
• Industriebetriebe: Zusätzlich tragen Industrien, die Per- und Polyfluoralkylsubstanzen einsetzen oder mit PFAS kontaminierte Rohstoffe verwenden, zur Verschmutzung bei. Beispiele sind die Textilindustrie, die Metallveredelung oder Betriebe, die Altpapier verarbeiten.

Herausforderungen bei der Sanierung

In Deutschland haben Behörden bei weniger als einem Prozent aller PFAS-Verdachtsfälle die Sanierung abgeschlossen. Die Bundesumweltministerin bezeichnete den Umfang der Schadensfälle als erschreckend und wies darauf hin, dass eine Sanierung bei perfluorierten Chemikalien fast unmöglich sei. Systematische Untersuchungen, wie sie in den USA und Frankreich durchgeführt werden, finden in Deutschland bislang nur in begrenztem Umfang statt. Dies hat zur Identifizierung von mehreren hundert zusätzlichen potenziell verunreinigten Orten geführt.

PFAS-Regulierung im internationalen Vergleich

USA

Die amerikanische Umweltschutzbehörde (EPA, Environmental Protection Agency) hat für PFAS in Trinkwasser Gesundheitsberatungsgrenzwerte empfohlen, aber bisher nur mit durchwachsenem Erfolg. Die FDA reguliert den Einsatz zugelassener perfluorierter Chemikalien in Lebensmittelkontaktprodukten, setzt jedoch keine Höchstgrenzen für Fluoralkyle in Lebensmitteln fest.

Die Regulierung konzentrierte sich hauptsächlich auf zwei Chemikalien, PFOA und PFOS, wobei Bedenken hinsichtlich des Ersatzes dieser Chemikalien durch ähnliche aufkommen. Am 18. Oktober 2021 kündigte EPA-Administrator Michael S. Regan den PFAS-Strategiefahrplan der Behörde an, der einen ganzheitlichen Ansatz zur Bewältigung von PFAS umreißt. Dieser Fahrplan setzt Fristen, innerhalb derer die EPA spezifische Maßnahmen ergreifen will, und verpflichtet sich zu neuen, mutigeren Politiken zum Schutz der öffentlichen Gesundheit und der Umwelt.

Europäische Union

Die EU plant weitreichende Einschränkungen bei der Produktion und Verwendung von PFAS. Am 7. Februar 2023 veröffentlichte die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) einen 211-seitigen Vorschlag zu PFAS-Beschränkungen gemäß der REACH-Verordnung. Dieser Vorschlag zielt darauf ab, die Produktion und Verwendung von Fluoralkylen in Europa in den meisten Anwendungen über bestimmte sehr niedrige Grenzwerte hinaus weitgehend zu eliminieren.

ECHA plant, die Herstellung, Verwendung oder das Inverkehrbringen von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen generell zu verbieten, es sei denn, sie liegen in Konzentrationen unterhalb bestimmter Grenzwerte vor. Die Europäische Kommission wird voraussichtlich erst 2025 formell über den Vorschlag beraten, und die Einschränkungen könnten ab 2026 oder 2027 in Kraft treten.

Asien (Schwerpunkt China)

In Asien, insbesondere in China, zeigt sich ein deutlicher Bedarf an strengeren PFAS-Regulierungen. Eine Studie der Tsinghua-Universität offenbarte gefährlich hohe PFAS-Werte im Trinkwasser verschiedener chinesischer Städte, was die dringende Notwendigkeit zur Kontrolle und Reduzierung von PFAS-Emissionen aus verschiedenen industriellen Quellen unterstreicht.

Per- und Polyfluoralkylsubstanzen werden in China weiterhin produziert, obwohl Nordamerika und Europa bestimmte perfluorierte Chemikalien, einschließlich PFOA und PFOS, bereits auslaufen lassen. China hat mit einem Entwurfsplan für den „New Pollutant Management Action Plan“ Schritte unternommen, der strengere Regulierungen für neue chemische Registrierungen, Verbote und Beschränkungen schädlicher Chemikalien sowie strenge Standards für den Gehalt an gefährlichen Chemikalien in Produkten vorsieht.

PFAS-Ersatz: Materialinnovation

An Alternativen zu PFAS wird in mehreren Bereichen gearbeitet. Einige Beispiele zeigen, dass ein Ersatz je nach Anwendung gelingen kann.

• Papierverpackungsindustrie: Ein Forschungsteam des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) veröffentlichte 2021 eine Studie über Alternativen zu PFAS in Papierverpackungen für Lebensmittel. Dabei wurden Wachse oder Laminierungen von Papier mit Polymerfolien wie Polyethylen (PE), Poly(Ethylen-Co-Vinylalkohol) und Polyethylenterephthalat (PET) als gängige Strategien identifiziert.
• Tribologische Anwendungen: Ein Hersteller hat eine Alternative zu PTFE-gefüllten Gleitmaterialien entwickelt, die keine PTFE-Füllstoffe benötigt. Diese neuen Kunststoffverbindungen erreichen in Kombination mit PPA, PA66, PPS und PEEK gute Reibungs- und Verschleißergebnisse in verschiedenen tribologischen Anwendungen.
• Produktentwicklung: Beratungsunternehmen arbeiten mit Herstellern zusammen, um die chemische Strategie anzupassen und den Einsatz von Problemchemikalien in Produkten zu reduzieren oder zu eliminieren. So konnten mehrere führende Unternehmen Per- und Polyfluoralkylsubstanzen in ihren Produkten entfernen und lebensfähige Alternativen finden.

Die Rolle von PFAS bei O-Ring-Dichtungen

PFAS werden zur Herstellung von Fluorpolymer-Beschichtungen und -Produkten verwendet, die Hitze, Öl, Flecken, Fett und Wasser widerstehen. Diese Chemikalien sind in verschiedenen industriellen und Verbraucherprodukten weit verbreitet.

In der Montage von mechanischen Dichtungen, beim Lagerungsschutz und bei verwandten Produkten werden oft Materialien verwendet, die PFAS enthalten. Dazu zählen PTFE, FEP, PFA, FKM, FFKM, FVMQ und FEPM, also Fluorpolymere und Fluorelastomere. Diese Materialien finden sich in der Regel in Form von geformtem Gummi (elastomerem Polymer), Wellendichtungen, Dichtungen, O-Ringen und anderen sekundären Produkten.

Einige Unternehmen versuchen sicherzustellen, dass ihre Elastomere frei von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen sind, um den Vorschriften von Behörden wie der EPA und der ECHA zu entsprechen. Trotz dieser Bemühungen ist die Verwendung bestimmter PFAS-Verbindungen in Dichtungsprodukten wie Ventilpackungen, Pumpenpackungen, Dichtungen und O-Ringen in diversen Anwendungen essentiell und darüber hinaus alternativlos.

PFAS ist ein allgemeiner Begriff für eine Gruppe von Verbindungen, die Kohlenstoff-Fluor-Bindungen enthalten. Dies umfasst alle Fluorpolymere und Fluorelastomere wie FKM, FFKM, PTFE und viele andere.

Essenzielle Anwendungen und das Fehlen von Alternativen

Einige Anwendungen perfluorierter Chemikalien sind aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften und des Mangels an geeigneten Ersatzstoffen als essentiell zu betrachten. Beispielsweise sind perfluorosulfonierte Membranen, die in der Chlor-Alkali-Produktion für den Ionenaustausch verwendet werden, essentiell. Diese Membranen ersetzten giftige Quecksilberzellen und aus krebserregendem Asbest hergestellte Diaphragmen. Solche Anwendungen sind unentbehrlich, da es keine etablierten Alternativen gibt, die die erforderliche technische Funktion und Leistung bieten.

Die Entwicklung von Alternativen zu PFAS stellt eine große Herausforderung dar. Während für einige Verwendungen, wie beispielsweise dentaler Zahnseide, die mit PTFE beschichtet ist, Alternativen vorhanden sind, gibt es für andere Anwendungen, insbesondere solche, die für die Sicherheit oder die Funktion der Gesellschaft als unerlässlich gelten, noch keine geeigneten Ersatzstoffe. In solchen Fällen ist die kontinuierliche Forschung und Entwicklung PFAS-freier Alternativen entscheidend.

Die chemische Beständigkeit von Fluoralkylen ist Segen und Fluch zugleich. Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, für die es noch keine geeigneten Alternativen gibt. Gleichzeitig ist zu berücksichtigen, dass perfluorierte Chemikalien für die dringend notwendige Energiewende unverzichtbar sind und sich dies kurzfristig auch nicht ändern wird.

Die Diskussion sollte sich nicht nur auf die Risiken konzentrieren, sondern auch die essenzielle Bedeutung dieser Chemikalien für bestimmte Anwendungen und die Herausforderungen bei der Suche nach Alternativen berücksichtigen. Das Hauptziel muss aber darin bestehen, die Entwicklung von Materialalternativen voranzutreiben, um die Abhängigkeit von persistenten und potenziell schädlichen Chemikalien so weit wie möglich zu verringern.

Häufige Fragen