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欧盟拟全面禁止PFAS,替代材料成焦点

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2023年2月7日,欧洲化学品管理局(ECHA)公布了丹麦、德国、荷兰、挪威、瑞典五国共同提交的针对全氟和多氟烷基类物质(PFAS)的REACH法规限制提案,涵盖了约1万种被定义为PFAS的化合物,旨在一举从根本上全面禁止所有的1万种PFAS化学品的生产、使用和销售。该提案预计将在2023年底前实施。

可以说,一旦限制法案落地,将会给整个化工行业和供应链带来非常大的影响。然而,从全球范围内看,PFAS管控趋严已是长期趋势,而如何应对PFAS禁令带来的挑战已成为各行业企业在豁免期内共同应对的难题。

 

PFAS为何会被限制,甚至禁止使用?

全氟和多氟烷基物质(PFAS),也被称为C6-C14 PFAS,其含有的碳氟键拥有极高的键能,从而赋予了PFAS较强的稳定性,如防水、防油脂、减少摩擦力、高热稳定性和化学稳定性等。

 

凭借优异的稳定性,PFAS已被广泛用于各种工业产品和消费品中。在工业领域, PFAS通常应用于半导体芯片、高效能灭火泡沫等消防产品、建筑防水材料及车用电池的生产制造中。在消费品领域,PFAS同样扮演着重要角色,普遍应用于家具、电子设备、服装和纺织品、以及食品和饮料包装和加工设备等诸多日常场景中。

在如此广泛的应用场景下,PFAS的危害性也让人触目惊心。PFAS物质不易分解,因此又被称为“永久的化学物”,某些类型已被证明会在环境和人们身体中积累,甚至可能严重影响健康

目前,除了欧盟之外,其他地区也加强了对含氟聚合物的限制与管理。美国各州已陆续发布关于PFAS的管控法案禁令,近期美国环保署(EPA)还发布了一项针对PFAS的审查框架,确保这些化学物质在被允许进入商业领域之前已经过EPA的全面评估。近年来,我国也针对PFAS物质中最具代表性的PFOS先后制定并颁布了相应限令和规范,明确了禁止使用PFOS及其衍生物的行业和领域,并且对PFOS的生产过程进行了限制和管理。另外,国家重点研发计划“纳米污染物控制技术”也将PFAS作为重点污染物之一进行管控。

欧盟PFAS禁令将带来哪些行业影响?

毫无疑问,如果欧盟针对PFAS的法规限制提案予以通过,将会对半导体、光伏、汽车、能源、消费等诸多行业产生深刻影响。

以近年来蓬勃发展的新能源汽车为例, PFAS材料在燃料电池及电力电缆方面的应用情况十分广泛。在燃料电池的聚合物电解质膜(PEM)中,PFAS材料作为一种关键成分,能够提高电池的性能和稳定性。与此同时,PFAS材料还应用于燃料电池的气体扩散层、气体和水的密封剂以及冷却剂回路等部位。此外,由于新能源汽车对电力的需求更大,电线电缆的制造也需要更高的性能和更强的耐腐蚀性,PFAS材料以优异的电气性能和耐腐蚀性得到了新能源汽车电线电缆的制造商们的青睐。以上这些应用领域对PFAS材料的性能要求各不相同,但都需要其具备优良的化学、机械和热稳定性。

另一新兴领域光伏产业也将受到PFAS禁令的影响。作为一种清洁能源,很多光伏应用都安装于户外,因此其工况环境要求部件材质能够很好地应对多变的环境挑战,而其热稳定性、化学稳定性等关键性能也需要依赖于PFAS碳-氟单键的稳定性。换言之,光伏应用在提供清洁能源的同时,自身也存在环境安全隐患。

值得注意的是,中国是全球最大的制造业国家之一,许多消费品和工业产品都含有PFAS,如果欧洲针对PFAS的禁令得以实施,将对中国的出口产生一定的影响。数据显示,2021年欧盟从中国进口的氟化物的货物价值预估在几十亿人民币,尤其是目前中国的制冷剂出口占据了欧盟的很大一块市场。这意味着,大部分含PFAS聚合物的零部件产品将受到进出口限制。

着手研究替代PFAS,企业在积极行动!

禁令在前,作为如此重要的化学品,PFAS能被全面替代吗?

答案不能一概而论。比如在上述的燃料电池上,用作质子交换膜(PEM)的PFAS在汽车行业目前还没有替代品(碳氢化合物多嵌段共聚物电解质膜正在开发中)。而在锂离子电池产品上,用作粘合剂的PFAS可以用聚酰亚胺(PI)、聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)、丁苯乳胶(SBR)等替代;用作电解质的PFAS可以用LiPF6替代,用作其他用途的PFAS则暂无替代方案。

换言之,PFAS的替代方案与下游应用场景有很大关系。目前,大多应用领域都还处于探索之中,越来越多不同领域的企业已经做出积极承诺,着手于治理与解决该问题。

在消费电子领域,苹果在其官方白皮书中表示,从2022年11月开始逐步剔除PFAS有害物质,通过规范条例限制有害物质在苹果产品、配件、制造工艺和包装中的使用,并且投入大量研发积极寻找替代品,打造出符合苹果标准的电源线和耳机线,保证用户使用安全。

在电力输送领域,施耐德承诺将在电力输配电设备中逐步淘汰氟化气体和PFAS气体(全氟烷基和多氟烷基物质),加速朝着更可持续的未来迈进。

面对禁令所带来的挑战,企业需首要评估自己的产品中是否含有PFAS,并尽可能寻找和研发具有同等性能且环保的替代材料,降低对PFAS的依赖;其次,密切关注各个国家和地区关于PFAS的最新政策动态,做好合规工作,及时调整企业战略和生产计划;此外,还需要加强与供应商和客户的沟通,确保供应链的连续性和产品的可替代性。

加强产业链上下游的密切合作是解决当下挑战的重要途径。除了应用端之外,一些上游的原料供应商也早已意识到这一趋势,从研发方面探索更多新的替代性解决方案。这些解决方案可以是不含PFAS的氟化学品,也可以是新的非氟化学品替代品。以科思创为例,PFAS替代解决方案已成为科思创内部的长期重点发展项目,公司已经组建专门团队,通过加大研发力度积极推进PFAS替代性解决方案发展进程,与下游企业共同应对行业挑战。另外,3M公司也宣布将退出PFAS的生产制造,并于2025年之前停止在其产品组合中使用PFAS。杜邦则承诺将通过适当的系统、流程和协议,确保PFAS有限且安全使用,以最高标准要求使得其产生得环境影响最小化,同时在可行的情况下积极寻求替代方案。

全面剔除PFAS非一日之功。首先PFAS涵盖了上万种工业生产的化学物质,从材料生产到零件制造再到最终产品上线,过程中涉及到的产业链极其复杂。企业往往需要先识别和收集自身哪些产品和流程中使用了PFAS,才能逐步开发和寻找更加安全的替代材料。这也意味着,诸如科思创这类材料供应商往往在此过程中需要承担着更重要的枢纽作用,不仅需要深刻理解下游应用端的需求,还要熟悉材料技术,具备研发新解决方案的实力,才能帮助下游企业满足法规要求,保持并提升市场竞争力。据悉,在此之前科思创已经与电子电气、汽车等诸多领域头部企业展开了深入合作,这些经验也将进一步助力其在PFAS替代解决方案上的创新与研发,帮助下游企业更好地应对未来的挑战。

结语:提前准备,从危到机

PFAS禁令来势汹汹,无疑将对一些产业造成冲击。虽然目前科学家们已经开发出部分PFAS的替代方案,但还有大量关键的PFAS应用尚未找到合适的解决方案。即便在有替代方案的前提下,如何找到成本低廉,易于生产,可完全生物降解且环保的替代品仍是一个具有挑战性的课题,需要全球各方进行持续的研究。

智慧的中国人爱说“危中有机”, 相信不断趋严的PFAS禁令危机也将促使各个产业链加快寻找和研发更环保的替代品,推动各个产业的升级和转型。相信机会总是会眷顾那些有准备的人们。

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