Umgang mit neuen bedenklichen Chemikalien - Änderungen der PFAS-Vorschriften in Europa

Chemischer Hintergrund

Der Blick in das Periodensystem der Elemente ist sehr aufschlussreich. Um die Dinge ein wenig zu vereinfachen, kann es hilfreich sein, über allgemeine Trends bei chemischen Eigenschaften nachzudenken. Einer dieser Trends ist das, was Chemiker als Elektronegativität bezeichnen. Sie definiert, wie gut ein Atom Elektronen an sich ziehen kann, was allgemein als „Anziehungskraft“ bekannt ist. Die Elektronegativität nimmt innerhalb einer Periode von links nach rechts zu und in einer Gruppe von oben nach unten ab. Entsprechend ist abgesehen von den Edelgasen das elektronegativste Element Fluor.

Diese Anziehungskraft ist der Grund dafür, dass die Kohlenstoff-Fluorid-Bindung (C-F) eine der stärksten in der Natur ist. Noch stärker wird sie, wenn eins der beteiligten Kohlenstoffatome teilweise (poly-) oder vollständig (per-) fluoriert ist. PFAS-Chemikalien sind genau das: polyfluorierte oder perfluorierte Substanzen. Aufgrund dieser starken Bindungen sind PFAS-Chemikalien in der Umwelt nicht leicht abbaubar.

Das PFAS-Universum

Im Jahr 2018 hat die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) fast 5000 PFAS-bezogene CAS-Nummern¹ als Teil einer globalen Datenbank² identifiziert. Es gibt jedoch vermutlich viel mehr PFAS, als zu diesem Zeitpunkt identifiziert waren. In einem kürzlich von der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) veranstalteten Webinar erklärte die Agentur, dass auf Grundlage ihrer eigenen Daten rund 63300 PFAS-Stoffe identifiziert wurden³.

Angesichts dieser großen Anzahl von Einzelsubstanzen ist der Stammbaum der PFAS sehr komplex. Im Jahr 2017 veröffentlichten Wang et al einen umfassenden Überblick über die einzelnen Mitglieder der PFAS-Familie⁴. Zunächst müssen wir dabei zwischen Fluorotelomeren, die eine Quelle für umweltpersistente PFAS (wie PFOA und PFOS) sein können, und Fluorpolymeren (wie PTFE) unterscheiden, die aufgrund bestimmter Eigenschaften (z.B. Unlöslichkeit in Wasser; Unfähigkeit, die Zellmembran zu durchdringen) als „wenig besorgniserregend“ gelten (Henry et al. (2018)⁵). Daher gibt es eine anhaltende Diskussion darüber, ob die Zusammenfassung von Fluorpolymeren mit anderen PFAS-Klassen wissenschaftlich angemessen ist (Henry et al. (2018)⁵, Lohman et al. (2020)⁶).

Das Tückische an den PFAS ist, dass ihre Mitglieder, wie in einer echten Familie, miteinander verwandt sind. So wurden einige PFAS verwendet, um die Herstellung anderer zu erleichtern (in den Anfängen wurde z.B. PFOA zur Herstellung von PTFE verwendet), oder einige PFAS degradieren mit der Zeit zu anderen PFAS.

PFAS enthalten vollständig fluorierte Kohlenstoffketten unterschiedlicher Länge, die an eine funktionelle Gruppe, wie Carbon- oder Sulfonsäuren, gebunden sind. Die bekanntesten PFAS, PFOA und PFOS, enthalten je 8 Kohlenstoffatome, haben aber unterschiedliche funktionelle Gruppen, wie unten dargestellt. In letzter Zeit sind auch andere Arten von PFAS, darunter die Perfluorether (PFPEs), stärker in den Blickpunkt gerückt.

PFAS-Verwendungen

PFAS werden seit den 1940er Jahren aufgrund ihrer einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften in einer Vielzahl von Branchen verwendet, von der Luft- und Raumfahrt bis zur Kleidung. PFAS sind kostenintensiv in der Herstellung (Fluortenside sind beispielsweise bis zu 1000 Mal teurer als analoge Kohlenwasserstoff-Tenside) und werden häufig dort eingesetzt, wo eine hohe Leistung erforderlich ist, z.B. unter extremen Bedingungen oder wo keine unerwünschten Reaktionen auftreten dürfen.

Viele PFAS-Anwendungen haben unser tägliches Leben komfortabler gemacht, zum Beispiel Antihaft-Pfannen, Fleckenschutz für Teppiche und Kleidung und wasserabweisende Artikel wie Outdoor-Jacken.

Eine kürzlich erschienene Veröffentlichung von Gluege et al. (2020)7 identifiziert 21 Industriezweige mit mehr als 200 Verwendungen. Angesichts dieser Zahlen kann man davon ausgehen, dass die meisten Branchen auf die eine oder andere Weise PFAS verwenden:

Nach Angaben der US-Umweltschutzbehörde gibt es Hinweise darauf, dass eine PFAS-Exposition bei Menschen zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen kann⁸. Die am meisten erforschten PFAS-Chemikalien sind PFOA und PFOS. Studien deuten darauf hin, dass diese beiden Stoffe bei ausreichend hoher Exposition bei Labortieren Auswirkungen auf die Fortpflanzung, die Entwicklung, die Leber, die Nieren und das Immunsystem haben können. Auf der Grundlage einer Studie exponierter Bevölkerungsgruppen brachte die USEPA die Exposition auch mit einem möglicherweise niedrigen Geburtsgewicht von Säuglingen, Auswirkungen auf das Immunsystem, Krebs (für PFOA) und Störungen der Schilddrüsenhormone (für PFOS) in Verbindung⁸.

In Europa werden einige PFAS unter REACH⁹ als persistent, bioakkumulierbar und toxisch (PBT) oder auch als sehr persistent und sehr bioakkumulierbar (vPvB) eingestuft. Die Europäische Umweltagentur nennt als wichtigste schädliche Auswirkungen von PFAS auf die menschliche Gesundheit Schilddrüsenerkrankungen, erhöhte Cholesterinwerte, Auswirkungen auf die Fortpflanzung und Fruchtbarkeit, Immuntoxizität, Leberschäden sowie Nieren- und Hodenkrebs¹⁰. Die Europäische Agentur für Lebensmittelsicherheit hat vor kurzem den Entwurf eines wissenschaftlichen Gutachtens über das Risiko für die menschliche Gesundheit durch das Vorhandensein von PFAS in Lebensmitteln veröffentlicht. Auf der Grundlage der kritischsten Nebenwirkung - den Auswirkungen auf das Immunsystem - wurde eine sehr niedrige tolerierbare wöchentliche Aufnahme von 8 Nanogramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Woche festgelegt¹¹.

Chemikalien, die gegen den Abbau in der Umwelt resistent sind, werden als persistent bezeichnet. Die einzigartigen Eigenschaften von PFAS führen zu einer hohen Persistenz und weiten Verbreitung in der Umwelt. Darüber hinaus sind viele PFAS-Substanzen relativ wasserlöslich, was ihre Verbreitung in Wasser und als Aerosole über große Entfernungen ermöglicht. PFAS werden so über weite Entfernungen transportiert, so dass sie sogar in der Arktis gefunden wurden¹².

Im Mai 2020 wurde in der Europäischen Union eine weitreichende Beschränkung für alle Stoffe vorgeschlagen, die mindestens eine aliphatische -CF2- oder -CF3-Gruppe enthalten. Dieser Vorschlag wird von vier EU-Staaten (Deutschland, Dänemark, den Niederlanden und Schweden) sowie von Norwegen vorbereitet und könnte 2025 in Kraft treten.

Unternehmen, die PFAS herstellen oder verwenden, Mischungen oder Produkte verkaufen, die diese Stoffe enthalten, sowie Unternehmen, die Alternativen zu PFAS verwenden, wurden aufgefordert, sich an einem Aufruf zur Einreichung von Nachweisen zu beteiligen, um Informationen zu sammeln, die dazu beitragen werden, den Anwendungsbereich dieses Vorschlags zu präzisieren und die Wirksamkeit und die sozioökonomischen Auswirkungen verschiedener Beschränkungsoptionen zu bestimmen. Die Teilnehmer sollen dabei ihre derzeitigen Verwendungszwecke detailliert beschreiben und angeben, ob sie Informationen über einen „wesentlichen Verwendungszweck“ haben: einen Verwendungszweck, der für die Gesundheit, die Sicherheit oder andere wichtige gesellschaftliche Zwecke notwendig ist und für den noch keine alternative Chemikalie verfügbar ist.

Das Konzept des wesentlichen Verwendungszwecks wurde noch nicht in den Rechtsrahmen von REACH aufgenommen, gilt aber als treibender Ansatz für eine gesundheitsschonendere und effizientere Regulierung der PFAS-Substanzen.

Portfoliobewertung

Viele Unternehmen werden von der potenziellen Anzahl der PFAS-Stoffe in ihrem Portfolio überrascht sein, da sie in fast allen technischen Prozessen verwendet werden. Unternehmen müssen ihre PFAS-Substanzen einschließlich Vor- und Abbauprodukten sowie Verunreinigungen identifizieren.

Bewertung alternativer Substanzen

Das eigentliche Ziel der Verordnungen wie REACH ist die Förderung und Erleichterung des Übergangs zu sichereren Chemikalien. Unternehmen können die Hilfe von Berater:innen in Anspruch nehmen, die vergleichende Methoden zur Gefahrenbewertung wie GreenScreen® einsetzen, um fundierte Entscheidungen über die Verwendung bestimmter Chemikalien in ihren Produkten und Prozessen zu unterstützen.

Argumente für eine wesentliche Nutzung

Die Europäische Kommission beabsichtigt, das Konzept des Wesentlichen Verwendungszwecks in die PFAS-Verordnung einzuführen, so dass Unternehmen ihre Argumente für einen wesentlichen Verwendungszweck vorbringen müssen. Darüber hinaus müssen die Unternehmen Daten über potenziell gefährliche Eigenschaften sammeln, einschließlich der Messung der Abbaubarkeit ihrer Produkte und der Bewertung der Umweltexposition - wie z.B. Massenbilanzen, Freisetzungen in Wasser und Luft, Rückstände in Artikeln einschließlich Bewertung am Ende der Lebensdauer - wenn sie nach 2025 eine PFAS-Verbindung in der EU weiter verwenden wollen oder müssen. Die kommende PFAS-Verordnung wird sicherlich auch PFAS-haltige Artikel abdecken. Das wird auch Unternehmen betreffen, die außerhalb der EU ansässig sind, aber PFAS-haltige Artikel in die EU liefern.

Fußnoten

1. Ein eindeutiger numerischer Identifikator, der vom Chemical Abstracts Service für jede chemische Substanz vergeben wird.
2. Eine Exceldatei mit allen Substanzen, letzter Zugriff 17.11.2020
3. Webinar-Aufnahme, letzter Zugriff 17.11.2020
4. Wang et al., 2017, letzter Zugriff 17.11.2020
5. Henry et al., 2018, letzter Zugriff 22.01.2021
6. Lohmann et al., letzter Zugriff 22.01.2021
7. Einen detaillierten Überblick finden Sie in Gluege et al., 2020, letzter Zugriff 17.11.2020
8. USEPA-Nachweise, letzter Zugriff 17.11.2020
9. Perfluorhexansulfonsäure (PFHxS) und ihre Salze, Perfluoroctansäure (PFOA), Perfluorononansäure (PFNA) und ihre Salze, Nonadecafluordecansäure (PFDA) und ihre Salze, letzter Zugriff 17.11.2020
10. EUEA-Dokument, letzter Zugriff 17.11.2020
11. EUFSA-Dokument, letzter Zugriff 17.11.2020
12. Muir et al., 2019, letzter Zugriff 17.11.202

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