Der Übergang zu einer PFAS-freien Zukunft: Neue Wege in der Polymertechnologie

01.04.2025
 

Seitdem die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) im Februar 2023 den Vorschlag zur Beschränkung von PFAS veröffentlicht hat, gab es eine lebhafte Debatte über die PFAS-Substanzen und wie die Emissionen von diesen persistenten Substanzen (auch „Ewigkeitschemikalien“ genannt) effektiv vermieden werden können. Die unumkehrbare Anreicherung der Umwelt mit PFAS und die damit verbundenen Gesundheitsrisiken, machen die Notwendigkeit eines umfassenden Chemikalienverbots deutlich. Genau diese Erkenntnis steckt hinter dem Vorschlag der fünf EU-Mitgliedstaaten: Dänemark, Deutschland, die Niederlande, Norwegen und Schweden. 

Die Tragweite dieser Problematik zu verstehen ist wegen seiner Komplexität äußerst schwierig. Ebenso herausfordernd ist die Einschätzung zukünftiger Gesetzesvorschriften und Ausnahmeregelungen. Die EU-Gesetzgebung wird mehrere Stufen der PFAS-Emissionen umfassen, unter anderem den Produktions- und Herstellungsprozess sowie die Nutzung und Entsorgung.

PFAS-freie Lösungen 

Bei AVK GUMMI A/S produzieren wir Formteile aus Hochleistungsgummi.  Einige davon beinhalten Fluoropolymere und Additive, welche unter die PFAS-Definition fallen. Dennoch haben wir uns darauf festgelegt PFAS-Emissionen für sämtliche Phasen des Produktlebenszyklus auf ein Minimum zu halten.  Um dieser Verpflichtung gerecht zu werden, müssen wir aktiv die Gesetzesänderungen inklusive aller Beschränkungen und Ausnahmeregelungen beobachten. Nur so können wir unsere Kunden darin aktiv unterstützen in dieser Übergangszeit Ihre regulatorischen Anforderungen sicherzustellen.
AVK GUMMI hat bereits beschlossen, die Verwendung aller bewusst zugesetzten PFAS-Substanzen schrittweise, auch für den Rest der Welt einzustellen. Mit diesem Schritt erfüllen wir nicht nur die von der EU zu erwartenden Anforderungen, sondern auch unsere eigenen Umweltstandards, die noch anspruchsvoller sind als die der Behörden. 

Innovation durch nachhaltige Alternativen

In unserer Produktion wurden PFAS-basierte Form-Trennmittel bereits erfolgreich durch geeignete Alternativen ersetzt. Außerdem werden alternative Materialien zu dem PFAS-Additiv Polytetrafluorethylen (PTFE) zur Reduzierung von Reibung und Abrieb ausgewählt und getestet. Die ausgewählten Materialien werden momentan qualifiziert. Darüber hinaus werden Folien mit einer hohen chemischen Beständigkeit und Flex-Eigenschaften als Ersatz von PTFE-Folien gegenwärtig getestet. Diese Folien können die dynamisch verwendeten PTFE-Folien ersetzen und werden ebenfalls zurzeit qualifiziert. 

Einige Fluoroelastomere (FKM) werden mit Fluorosurfaktanten hergestellt. Dies sind kleine und besorgniserregende PFAS-Substanzen. Die neuen FKM-Polymere werden in Zukunft mit PFAS-freien Flourosurfaktanten hergestellt. In einem letzten Schritt werden auch die FKM-Polymere durch vollständig PFAS-freie Gummipolymere ersetzt, um damit den endgültigen PFAS-Ausstieg zu erreichen. 

Dieser letzte und kritische Schritt ist notwendig aufgrund der unvermeidbaren Emission von PFAS-Partikeln während der Polymerproduktion, des Austritts von PFAS bei der Nutzung, sowie der resultierenden Herstellung von z.B. Perfluoroalkylsäuren bei Verbrennung des Abfalls. Diese Bedenken werden derzeit vom europäischen Ausschuss für Risikobeurteilung (RAC) beurteilt. 

Weniger als 5 % der von AVK GUMMI hergestellten Gummimischungen enthalten PFAS. Daher besitzt AVK GUMMI heute ein umfassendes Knowhow über PFAS-freie Alternativen und hat die Kompetenz Alternativen zu entwickeln und herzustellen.

FKM wird seit Jahrzehnten als eine „ein Gummi viele Anwendungen“ Lösung aufgrund seiner Vielseitigkeit bevorzugt. Begründet ist dies in seiner im Vergleich zu anderen Gummipolymeren breiten chemischen und thermischen Beständigkeit. Wenn jedoch die Anwendung und die genauen Expositionsbedingungen gut definiert sind, kann AVK GUMMI geeignete Alternativen testen und empfehlen, wie z.B. speziell angepasste EPDM-, HNBR- und Silikonmischungen.

Zusammenarbeit mit Kunden

Mehrere Projekte wurden in Angriff genommen, um PFAS-freie Gummiersatzstoffe für bestehende FKM-Lösungen zu entwickeln. Diese Projekte werden sowohl von proaktiven Kunden als auch von AVK GUMMI selbst vorangetrieben.  Wir raten unsere Kunden, einen PFAS-Ausstiegsplan zu erarbeiten.

Neue Anfragen für FKM-Lösungen werden sorgfältig geprüft, und Kunden werden aufgefordert, alternative Polymertypen zu erproben. Der Entwicklungsprozess variiert je nach Anwendung von Projekt zu Projekt. Viele Initiativen zeigen bereits vielversprechende Ergebnisse und bringen neue Ansätze. Die Kundenanwendungen erstrecken sich über ein breites Branchenspektrum, unter anderem Lebensmittelkontaktmaterialien und erneuerbare Energien.

Herausforderungen und Übergangsschritte

Diskussionen und auch Spekulationen über mögliche Ausnahmeregelungen bei Lebensmittelmaterialien sind weit verbreitet. Der europäische Ausschuss für sozioökonomische Analyse (SEAC) weist darauf hin, dass Ausnahmeregelungen für bestimmte Anwendungen gerechtfertigt sein könnten, jedoch nicht auf den gesamten Lebensmittelsektor pauschal übertragen werden kann. Sofern Ausnahmeregelungen von SEAC unterstützt werden können, müssen explizite Nachweise des Mangels an einsetzbaren Alternativen vorliegen. Unabhängig von den endgültigen Entscheidungen verfolgt AVK GUMMI den Ansatz, sich nicht auf Ausnahmeregelungen zu verlassen. In enger Zusammenarbeit mit Lieferanten und Kunden konzentriert sich das Forschungs- und Entwicklungsteam deswegen auf die Entwicklung und Auswertung von Alternativen. 
 

Abbildung 1: Allgemeine Beständigkeit von peroxidvernetztem FKM, EPDM, Silikon und HNBR bei einigen gängigen Expositionen. Die Anwendungsbedingungen haben einen erheblichen Einfluss auf die Ergebnisse. Das Diagramm dient nur der Veranschaulichung.

Bei der Auswahl oder Entwicklung von Gummiqualitäten für Anwendungen mit klar definierten Expositionsbedingungen kann in den meisten Fällen ein alternatives Polymer oder eine Polymerkombination den von FKM abgedeckten Funktionsbereich ersetzen. Dies wird in Abbildung 1 dargestellt. Es wird jedoch anerkannt, dass FKM eine bessere chemische Beständigkeit und auch bessere Temperatureigenschaften als andere Gummipolymere nicht allein erreichen kann. In Fällen, bei denen keine direkte Eins-zu-Eins-Alternative verfügbar ist, müssen Anpassungen am Komponentendesign oder aber eine erhöhte Wartung in Betracht gezogen werden. AVK GUMMI stimmt mit SEAC überein, dass höhere Kosten durch häufigere Wartung oder Designänderungen zumindest teilweise durch die höheren Kosten von FKM ausgeglichen werden und daher keine sozioökonomische Rechtfertigung besteht.

 
Zukunftsorientierter Ansatz

Bei AVK GUMMI warten wir nicht auf das Inkrafttreten der endgültigen PFAS-Beschränkung, sondern setzen proaktiv einen detaillierten Ausstiegsplan um, damit alle PFAS-Substanzen ersetzt werden können. Diese Strategie ermöglicht es uns, unsere Kunden frühzeitig nachhaltige, PFAS-freie Lösungen anzubieten. Die Erfahrung zeigt, dass Hochleistungs-Gummimaterialien für anspruchsvolle Anwendungen einen langen und gründlichen Qualifikationsprozess erfordern. Wir sind davon überzeugt, dass unsere Kunden ebenso diese Strategie wertschätzen und einer Umstellung auf eine nachhaltigere und gesündere Lösung durch Minimierung der PFAS-Emissionen großen Stellenwert zuschreiben.

Unabhängig davon, ob Sie in der Lebensmittel-, Energie- oder Trinkwasserindustrie oder anderen Branchen tätig sind, stehen wir Ihnen mit kompetenter Beratung und Unterstützung zur Seite. Kontaktieren Sie uns gerne, um gemeinsam die richtige Lösung für Ihre spezifischen Anforderungen zu finden.