Capire i PFAS: sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche

Sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche, spesso abbreviato in Sostanze per- e polifluoroalchiliche, o PFAS, sono un gruppo ampio e complesso di sostanze chimiche sintetiche che sono state utilizzate in un'ampia gamma di prodotti industriali e di consumo. I PFAS sono oggetto di un crescente controllo pubblico e normativo a causa del loro potenziale rischio per la salute umana e l'ambiente. L'industria elettronica deve esaminare la propria catena di approvvigionamento per capire meglio dove sono presenti i PFAS, come vengono utilizzati, per quali proprietà sono impiegati e se esistono alternative.

Storia e contesto dei PFAS

Secondo l'Interstate Technology and Regulatory Council (ITRC), i primi PFAS sono stati inventati negli anni '30 e costituivano gli ingredienti principali dei rivestimenti antiaderenti e impermeabili. All'inizio degli anni '40, i PFAS (soprattutto PFOA e PFOS) sono stati ampiamente utilizzati nei prodotti per la casa e in ambito industriale. Queste sostanze chimiche sono state storicamente utilizzate anche nelle schiume antincendio per la loro efficacia nell'estinguere rapidamente gli incendi a base di petrolio, grazie alla loro capacità unica di respingere olio, grasso, acqua e calore. Lo sviluppo di queste sostanze chimiche è aumentato alla fine degli anni '60, dopo l'incendio mortale avvenuto nel 1967 a bordo di una portaerei della Marina statunitense, la USS Forrestal.

I PFAS si trovano nell'acqua, nell'aria, nei pesci e nel suolo in tutto il mondo. Studi scientifici hanno dimostrato che l'esposizione ad alcuni PFAS nell'ambiente può essere collegata a effetti nocivi sulla salute di uomini e animali.

Prodotti che contengono PFAS

I PFAS sono stati utilizzati nell'industria e nei prodotti di consumo per applicazioni che vanno dall'antincendio all'impermeabilizzazione e alle macchie. Di seguito sono riportati alcuni esempi di utilizzo dei PFAS:

• Pentole antiaderenti
• Carta resistente ai grassi
• Prodotti per la pulizia
• Rivestimenti antimacchia utilizzati su tappeti, tappezzerie e altri tessuti
• Abbigliamento resistente all'acqua
• Imballaggi per alimenti in carta e cartone resistenti al calore (come i popcorn per microonde e le scatole per la pizza)
• Prodotti per la cura della persona (shampoo, filo interdentale, smalto per unghie e trucco per gli occhi)
• Isolamento elettrico resistente al calore
• Lubrificanti non reattivi (olio, grasso)
• Componenti resistenti al carburante, all'olio e alle sostanze chimiche
• Sensori di ossigeno e membrane ‘traspiranti’ correlate
• Barriere di evaporazione (ad esempio, serbatoi di placcatura)
• Rivestimenti e salviette antiappannanti
• Sull'imballaggio (ad esempio, per le parti del motore)

Fonti di PFAS ambientali

Le principali fonti di contaminazione da PFAS nell'acqua potabile, nelle acque sotterranee, nel suolo e nell'aria includono:  

• Siti di addestramento/risposta agli incendi
• Siti industriali
• Discariche
• Impianti di trattamento delle acque reflue e biosolidi risultanti

Impatti sulla salute umana

I PFAS sono noti come “sostanze chimiche per sempre” perché sono altamente persistenti nell'ambiente e nel corpo umano. I PFAS possono accumularsi nell'organismo, causando potenziali rischi per la salute come danni al fegato, malattie della tiroide, obesità, problemi di fertilità e cancro. Ricerche e studi hanno evidenziato alcuni effetti come cambiamenti nello sviluppo, nella funzione epatica e tiroidea, nella risposta immunitaria, nell'aumento del peso di fegato e reni e nelle alterazioni cellulari. È stato inoltre osservato un aumento dei tumori in alcuni organi in animali esposti a dosi molto elevate di PFOA (acido perfluoroottanoico).

Potenziali vie di esposizione

Poiché i bambini sono ancora in fase di sviluppo, possono essere più sensibili agli effetti nocivi dei PFAS. Possono essere esposti più degli adulti anche perché i bambini bevono più acqua, mangiano più cibo e respirano più aria per chilo di peso corporeo rispetto agli adulti. Le donne in gravidanza e in allattamento tendono a bere più acqua per chilo di peso corporeo rispetto alla media delle persone e possono avere un'esposizione ai PFAS più elevata rispetto alle altre persone se questi sono presenti nell'acqua potabile.

L'acqua potabile è una via di esposizione primaria per la contaminazione da PFAS ovunque. L'inquinamento da PFAS è stato individuato nelle acque di superficie di diversi Paesi dell'UE, tra cui Austria, Danimarca, Francia, Germania, Paesi Bassi e Svezia, ma anche al di fuori dell'UE.

Le professioni che gestiscono grandi quantità di rifiuti contenenti PFAS rappresentano un'altra potenziale via di esposizione. Ad esempio, l'esposizione ai PFAS durante la gestione dei rifiuti elettronici può provocare effetti misurabili sulla salute umana. Secondo uno studio intitolato “Occurrence of PFASs in human matrices”, campioni di urina, siero e capelli di lavoratori che si occupano di rifiuti elettronici hanno mostrato livelli elevati di PFAS.

Classificazione dei PFAS

La classificazione generale delle sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) si basa su una terminologia comunemente accettata per la nomenclatura dei PFAS. Questa classificazione è prodotta dall'Organizzazione per la cooperazione e lo sviluppo economico (OCSE). L'OCSE è un'organizzazione intergovernativa in cui si riuniscono i rappresentanti di 36 Paesi industrializzati dell'America del Nord e del Sud, dell'Europa e della regione Asia-Pacifico, nonché la Commissione Europea, per coordinare e armonizzare le politiche, discutere questioni di interesse reciproco e collaborare per rispondere ai problemi internazionali. La maggior parte del lavoro dell'OCSE è svolto da oltre 200 comitati specializzati e gruppi di lavoro composti da delegati dei Paesi membri.

I PFAS sono classificati come non polimeri oppure polimeri.

(i) Non polimeri :

• Acidi perfluoroalchilici (PFAA)
  • acidi carbossilici perfluoroalchilici (PFCA)
  • acidi perfluoroalchil solfonici (PFSA)
  • acidi perfluoroalchilici fosfonici (PFPA)
  • acidi perfluoroalchilici fosfinici (PFPiAs)
• polifluoroalcani sulfonilfluoruro (PASF) - sostanze a base di PASF.
• Perfluoroalkyl Iodidies (PFAis)
  • Fluorotelomeri iodati (FTis)
  • Sostanze fluorotelomeriche
• sostanze a base di per- e polifluoroalchil etere
  • acidi carbossilici per- e polifluorurati (PFECA)
  • acidi per- e polifluoroeteri solfonici (PFESA)

(ii) Polimeri

• Fluoropolimeri (FP)
• politetrafluroetilene (PTFE)
• fluoruro di poluvinilidene (PVDF)
• etilene propilene fluorurato (FEP)
• polimero perfluoroalcossile (PFA)
• fluoruro di polivinile (PVF)
• Polimeri fluorurati a catena laterale (FP)
• polimeri di (met)acrilato fluorurato
• polimeri uretanici fluorurati
• polimeri di ossetano fluorurato
• Perfluoropolieteri (PFPE)

I PFAS più comuni e i loro usi

I PFAS sono utilizzati come ausiliari di processo nella produzione di semiconduttori, come agenti saldanti e come ritardanti di fiamma per ridurre il rischio di incendio.

1. Politetrafluoroetilene (PTFE) – Utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni, come le guarnizioni, compresi gli anelli PTFE ‘O’, le guarnizioni PTFE, le valvole, l'isolamento dei fili, i trasformatori isolati, i cuscinetti, i rivestimenti superficiali, le attrezzature per il trattamento chimico.

2. Acido perfluoroottanoico (PFOA) - Utilizzato principalmente come coadiuvante per la lavorazione dei fluoropolimeri e come tensioattivo. I suoi sali sono anche ampiamente utilizzati come agenti di rivestimento e materiali per la produzione di semiconduttori. È un prodotto chimico indispensabile per il rivestimento in teflon delle padelle e per il rivestimento idrorepellente di vari prodotti.

3. Acido perfluoroottanesolfonico (PFOS) - Utilizzato in tessuti antimacchia, schiume antincendio e imballaggi alimentari.

4. GenX - Nome commerciale di Chemours per un composto chimico organofluorurato sintetico a catena corta, un sale di ammonio dell'acido dimero di esafluoropropilene (HFPO-DA).

5. Politetrafluoroetilene (ePTFE) - Utilizzato per produrre una struttura simile a una rete per gli impianti medici. Permette ai tessuti di crescere senza soluzione di continuità, rendendolo un materiale eccellente per l'uso in innesti vascolari e altri interventi di chirurgia ricostruttiva.

6. Fluoruro di polivinilidene (PVDF) - Comunemente utilizzato come isolante per i cavi elettrici, grazie alla sua combinazione di flessibilità, peso ridotto, bassa conducibilità termica, elevata resistenza alla corrosione chimica e resistenza al calore.

7. Fluoruro di polivinile (PVF) - Utilizzato principalmente nei rivestimenti ignifughi degli interni degli aerei e nei backsheet dei moduli fotovoltaici. Si usa anche negli impermeabili e nelle lamiere.

8. Policlorotrifluoroetilene (PCTFE) - Utilizzato per proteggere i componenti elettronici sensibili grazie alla sua eccellente resistenza elettrica e alla sua repulsione all'acqua. Altri usi includono circuiti stampati flessibili e isolamento di fili e cavi.

9. Etilene propilene fluorurato (FEP) - Utilizzato nei dispositivi biomedici al posto del PTFE grazie alla sua temperatura massima di servizio di 204°C e a un coefficiente di attrito leggermente superiore a quello del PTFE.

10. Fluoroelastomeri - Utilizzato principalmente in guarnizioni e strati barriera sottoposti ad ambienti troppo severi per altri elastomeri.

Come ridurre l'esposizione ai PFAS

I PFAS rappresentano una seria minaccia per la salute umana e alcuni di essi possono causare effetti negativi sulla salute, tra cui il cancro. Essendo così diffusi, gli esseri umani sono spesso esposti a queste sostanze, che lo sappiano o meno. Tuttavia, possiamo adottare misure significative come individui e aziende per ridurre la nostra esposizione ai PFAS, ove possibile.

• Controllare le etichette dei prodotti per verificare la presenza di ingredienti che includono le parole “fluoro” oppure “perfluoro”
• Attenzione agli imballaggi per alimenti che contengono rivestimenti oleorepellenti
• Evitare o ridurre l'uso di pentole antiaderenti.
• Seguire le linee guida per il consumo di pesce da fonti d'acqua contaminate
• Le madri di neonati possono prendere in considerazione l'allattamento al seno per ridurre la necessità di alimenti confezionati per bambini.
• Le aziende possono identificare i PFAS nelle catene di approvvigionamento e lavorare per eliminarli
• Rimanere aggiornati sulle ultime normative
• Riprogettare i prodotti in modo da utilizzare sostanze alternative, ove possibile.

Conclusione

Man mano che i rischi potenziali posti dai PFAS diventano più chiari, l'industria elettronica deve adattare di conseguenza i progetti dei prodotti e le catene di fornitura. Nel prossimo articolo analizzeremo la normativa sui PFAS e come le aziende del settore elettronico possono prepararsi a un eventuale divieto di queste sostanze.