Porozumění PFAS: perfluoroalkylové a polyfluoroalkylové látky

Perfluoroalkylové a polyfluoroalkylové látky, často zkráceně Per- a polyfluoroalkylové látky (PFAS), jsou velkou, komplexní skupinou syntetických chemických látek, které se používají v široké škále spotřebitelských a průmyslových výrobků. PFAS čelí zvýšené kontrole ze strany veřejnosti a regulačních orgánů kvůli jejich potenciálnímu riziku pro lidské zdraví a životní prostředí. Elektronický průmysl musí prozkoumat svůj dodavatelský řetězec, aby lépe pochopil, kde se PFAS vyskytují, jak se používají, k jakým vlastnostem se používají a zda existují alternativy.

Historie a pozadí PFAS

Podle Mezistátní technologické a regulační rady (ITRC) byly první PFAS vynalezeny ve 30. letech 20. století a byly hlavními složkami nepřilnavých a voděodolných nátěrů. Na počátku 40. let 20. století se PFAS (především PFOA a PFOS) začaly široce používat ve výrobcích pro domácnost a v průmyslovém prostředí. Tyto chemické látky se v minulosti používaly také v hasicích pěnách díky jejich účinnosti při rychlém hašení požárů na bázi ropy, protože mají jedinečnou schopnost odpuzovat olej, mastnotu, vodu a teplo. Vývoj těchto chemických látek se zvýšil koncem 60. let 20. století po smrtelném požáru na palubě letadlové lodi amerického námořnictva USS Forrestal v roce 1967.

PFAS se vyskytují ve vodě, vzduchu, rybách a půdě na různých místech světa. Vědecké studie prokázaly, že expozice některým PFAS v životním prostředí může být spojena se škodlivými účinky na zdraví lidí a zvířat.

Výrobky, které obsahují PFAS

PFAS se používají v průmyslu a ve spotřebitelských výrobcích pro různé aplikace, od protipožárních až po skvrnité a voděodolné. Níže uvádíme několik příkladů použití PFAS:

• Nepřilnavé nádobí
• Papír odolný proti mastnotě
• Čisticí prostředky
• nátěry odolné proti skvrnám používané na kobercích, čalounění a jiných tkaninách.
• Voděodolné oblečení
• Tepelně odolné papírové a lepenkové obaly na potraviny (např. krabice na popcorn a pizzu do mikrovlnné trouby).
• Výrobky osobní péče (šampon, zubní nit, lak na nehty a oční make-up).
• Tepelně odolná elektrická izolace
• Nereaktivní maziva (olej, tuk)
• Komponenty odolné vůči palivu, oleji a chemikáliím.
• Kyslíkové senzory a související ‘dýchatelné’ membrány
• Odpařovací bariéry (např. pokovovací nádrže)
• Povlaky a utěrky proti zamlžování
• Na obalech (např. u dílů motoru)

Zdroje PFAS v životním prostředí

Mezi hlavní zdroje kontaminace PFAS v pitné vodě, podzemních vodách, půdě a ovzduší patří:  

• Místa požárního výcviku/požárního zásahu
• Průmyslové areály
• Skládky
• Čistírny odpadních vod a výsledný biosolid

Dopady na lidské zdraví

PFAS jsou známé jako “věčné chemikálie”, protože jsou vysoce perzistentní v životním prostředí i v lidském těle. PFAS se mohou hromadit v těle, což může vést k potenciálním zdravotním rizikům, jako je poškození jater, onemocnění štítné žlázy, obezita, problémy s plodností a rakovina. Výzkumy a studie prokázaly některé účinky, jako jsou změny ve vývoji, funkci jater a štítné žlázy, imunitní reakce a zvýšená hmotnost jater a ledvin, jakož i buněčné změny. U zvířat vystavených velmi vysokým dávkám PFOA (kyseliny perfluoroktanové) byl také pozorován zvýšený výskyt nádorů v některých orgánech.

Potenciální cesty expozice

Protože se děti stále vyvíjejí, mohou být na škodlivé účinky PFAS citlivější. Mohou být také vystaveny většímu riziku než dospělí, protože děti pijí více vody, jedí více potravin a dýchají více vzduchu na kilogram tělesné hmotnosti než dospělí. Těhotné a kojící ženy obvykle pijí více vody na kilogram tělesné hmotnosti než průměrný člověk a mohou být také více vystaveny PFAS ve srovnání s ostatními lidmi, pokud jsou přítomny v jejich pitné vodě.

Pitná voda je všude primární cestou expozice kontaminaci PFAS. Znečištění PFAS bylo zjištěno v povrchových vodách v několika zemích EU, včetně Rakouska, Dánska, Francie, Německa, Nizozemska a Švédska, a také mimo EU.

Další potenciální cestu expozice představují profese, které nakládají s velkým množstvím odpadu obsahujícího PFAS. Například expozice PFAS při manipulaci s elektronickým odpadem může mít za následek měřitelné účinky na lidské zdraví. Podle studie nazvané “Výskyt PFAS v lidských matricích” vykazovaly vzorky moči, séra a vlasů pracovníků s elektronickým odpadem zvýšené hladiny PFAS.

Klasifikace PFAS

Obecná klasifikace per- a polyfluoroalkylových látek (PFAS) vychází ze společně dohodnuté terminologie pro názvosloví PFAS. Tuto klasifikaci vypracovala Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj (OECD). OECD je mezivládní organizace, v níž se scházejí zástupci 36 průmyslově vyspělých zemí Severní a Jižní Ameriky, Evropy, asijsko-pacifické oblasti a také Evropské komise, aby koordinovali a harmonizovali politiky, diskutovali o otázkách společného zájmu a spolupracovali při řešení mezinárodních problémů. Většinu práce OECD vykonává více než 200 specializovaných výborů a pracovních skupin složených z delegátů členských zemí.

PFAS jsou klasifikovány buď jako nepolymery nebo polymery.

(i) Nepolymery :

• Perfluoroalkylové kyseliny (PFAA)
  • perfluoroalkylkarboxylové kyseliny (PFCA)
  • perfluoroalkylsulfonové kyseliny (PFSA)
  • perfluoroalkylfosfonové kyseliny (PFPA)
  • perfluoroalkylfosfinové kyseliny (PFPiAs)
• polyfluoralkansulfonylfluorid (PASF) - látky na bázi PASF.
• Perfluoroalkyljodidy (PFAis)
  • Fluorotelomerní jodidy (FTis)
  • Fluorotelomerní látky
• látky na bázi per- a polyfluoroalkyletherů
  • per- a polyfluoretherové karboxylové kyseliny (PFECA)
  • per- a polyfluoroether sulfonové kyseliny (PFESA)

(ii) Polymery

• Fluoropolymery (FP)
• polytetrafluorethylen (PTFE)
• poluvinylidenfluorid (PVDF)
• fluorovaný ethylenpropylen (FEP)
• perfluoroalkoxylový polymer (PFA)
• polyvinylfluorid (PVF)
• Fluorované polymery s postranním řetězcem (FP)
• fluorované (metakrylátové) polymery
• fluorované uretanové polymery
• fluorované oxetanové polymery
• Perfluoropolyethery (PFPE)

Nejběžnější PFAS a jejich použití

PFAS se používají jako pomocné látky při výrobě polovodičů, používají se jako pájecí činidla a jako zpomalovače hoření ke snížení rizika požáru.

1. Polytetrafluorethylen (PTFE) – Používá se v široké škále aplikací, jako jsou těsnění včetně PTFE ‘O’ kroužků, PTFE těsnění, ventily, izolace vodičů, izolované transformátory, ložiska, povrchové úpravy, zařízení pro chemické zpracování.

2. Kyselina perfluoroktanová (PFOA) - Používá se především jako pomocná látka pro zpracování fluoropolymerů a povrchově aktivní látka. Jeho soli se také hojně používají jako nátěrové hmoty a materiály pro výrobu polovodičů. Je nepostradatelnou chemickou látkou pro teflonový povlak pánví a vodoodpudivý povlak různých výrobků.

3. Kyselina perfluoroktansulfonová (PFOS) - Používá se v tkaninách odolných proti skvrnám, protipožárních pěnách a obalech na potraviny.

4. GenX - Název ochranné známky Chemours pro syntetickou organofluorovou chemickou sloučeninu s krátkým řetězcem, amonnou sůl kyseliny dimerové hexafluoropropylenoxidu (HFPO-DA).

5. Polytetrafluorethylen (ePTFE) - Používá se k výrobě struktury podobné síťce pro lékařské implantáty. Umožňuje, aby do něj tkáň plynule vrůstala, což z něj činí vynikající materiál pro použití v cévních štěpech a dalších rekonstrukčních operacích.

6. Polyvinylidenfluorid (PVDF) - Běžně se používá jako izolace elektrických vodičů díky kombinaci pružnosti, nízké hmotnosti, nízké tepelné vodivosti, vysoké odolnosti proti chemické korozi a tepelné odolnosti.

7. Polyvinylfluorid (PVF) - Používá se hlavně v nátěrech snižujících hořlavost interiérů letadel a zadních desek fotovoltaických modulů. Používá se také v pláštích proti dešti a kovových plátech.

8. Polychlorotrifluoretylen (PCTFE) - Používá se k ochraně citlivých elektronických součástek díky své vynikající elektrické odolnosti a odpuzování vody. K dalším použitím patří pružné tištěné spoje a izolace vodičů a kabelů.

9. Fluorovaný ethylenpropylen (FEP) - Používá se v biomedicínských zařízeních místo PTFE díky své maximální provozní teplotě 204 °C a mírně vyššímu koeficientu tření než PTFE.

10. Fluoroelastomery - Používá se hlavně v těsnicích a bariérových vrstvách vystavených příliš náročným podmínkám pro jiné elastomery.

Jak snížit expozici PFAS

PFAS představují vážnou hrozbu pro lidské zdraví, přičemž o některých z nich je známo, že způsobují nepříznivé zdravotní účinky včetně rakoviny. Protože jsou tak rozšířené, lidé jsou těmto látkám často vystaveni, ať už o tom vědí, nebo ne. Jako jednotlivci i společnosti však můžeme podniknout smysluplné kroky ke snížení expozice PFAS, pokud je to možné.

• Zkontrolujte etikety výrobků, zda neobsahují složky se slovy “fluoro” nebo “perfluoro”
• Pozor na obaly potravin, které obsahují povlaky odpuzující mastnotu.
• Vyhněte se používání nádobí s nepřilnavým povrchem nebo ho omezte.
• Dodržujte pokyny pro konzumaci ryb z kontaminovaných vodních zdrojů.
• Matky kojenců mohou zvážit kojení, aby snížily potřebu balené dětské výživy.
• Společnosti mohou identifikovat PFAS v dodavatelských řetězcích a pracovat na jejich odstranění.
• Aktuální informace o nejnovějších předpisech
• Přepracovat výrobky tak, aby pokud možno používaly alternativní látky.

Závěr

Vzhledem k tomu, že potenciální rizika, která PFAS představují, jsou stále jasnější, musí elektronický průmysl odpovídajícím způsobem upravit konstrukci výrobků a dodavatelské řetězce. V našem příštím článku se budeme zabývat regulací PFAS a tím, jak se mohou elektronické společnosti připravit na případné zákazy těchto látek.