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2023年2月7日,歐洲化學(xué)品管理局(ECHA)公布了丹麥、德國、荷蘭、挪威、瑞典五國共同提交的針對全氟和多氟烷基類物質(zhì)(PFAS)的REACH法規(guī)限制提案，涵蓋了約1萬種被定義為PFAS的化合物，旨在一舉從根本上全面禁止所有的1萬種PFAS化學(xué)品的生產(chǎn)、使用和銷售。該提案預(yù)計(jì)將在2023年底前實(shí)施。
可以說,一旦限制法案落地,將會給整個(gè)化工行業(yè)和供應(yīng)鏈帶來非常大的影響。然而,從全球范圍內(nèi)看,PFAS管控趨嚴(yán)已是長期趨勢,而如何應(yīng)對PFAS禁令帶來的挑戰(zhàn)已成為各行業(yè)企業(yè)在豁免期內(nèi)共同應(yīng)對的難題。
PFAS為何會被限制,甚至禁止使用?
全氟和多氟烷基物質(zhì)(PFAS),也被稱為C6-C14 PFAS,其含有的碳氟鍵擁有極高的鍵能,從而賦予了PFAS較強(qiáng)的穩(wěn)定性,如防水、防油脂、減少摩擦力、高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等。
憑借優(yōu)異的穩(wěn)定性,PFAS已被廣泛用于各種工業(yè)產(chǎn)品和消費(fèi)品中。在工業(yè)領(lǐng)域, PFAS通常應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片、高效能滅火泡沫等消防產(chǎn)品、建筑防水材料及車用電池的生產(chǎn)制造中。在消費(fèi)品領(lǐng)域,PFAS同樣扮演著重要角色,普遍應(yīng)用于家具、電子設(shè)備、服裝和紡織品、以及食品和飲料包裝和加工設(shè)備等諸多日常場景中。
在如此廣泛的應(yīng)用場景下,PFAS的危害性也讓人觸目驚心。PFAS物質(zhì)不易分解,因此又被稱為“永久的化學(xué)物”,某些類型已被證明會在環(huán)境和人們身體中積累,甚至可能嚴(yán)重影響健康
目前,除了歐盟之外,其他地區(qū)也加強(qiáng)了對含氟聚合物的限制與管理。美國各州已陸續(xù)發(fā)布關(guān)于PFAS的管控法案禁令,近期美國環(huán)保署(EPA)還發(fā)布了一項(xiàng)針對PFAS的審查框架,確保這些化學(xué)物質(zhì)在被允許進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域之前已經(jīng)過EPA的全面評估。近年來,我國也針對PFAS物質(zhì)中最具代表性的PFOS先后制定并頒布了相應(yīng)限令和規(guī)范,明確了禁止使用PFOS及其衍生物的行業(yè)和領(lǐng)域,并且對PFOS的生產(chǎn)過程進(jìn)行了限制和管理。另外,國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米污染物控制技術(shù)”也將PFAS作為重點(diǎn)污染物之一進(jìn)行管控。
毫無疑問,如果歐盟針對PFAS的法規(guī)限制提案予以通過,將會對半導(dǎo)體、光伏、汽車、能源、消費(fèi)等諸多行業(yè)產(chǎn)生深刻影響。
以近年來蓬勃發(fā)展的新能源汽車為例, PFAS材料在燃料電池及電力電纜方面的應(yīng)用情況十分廣泛。在燃料電池的聚合物電解質(zhì)膜(PEM)中,PFAS材料作為一種關(guān)鍵成分,能夠提高電池的性能和穩(wěn)定性。與此同時(shí),PFAS材料還應(yīng)用于燃料電池的氣體擴(kuò)散層、氣體和水的密封劑以及冷卻劑回路等部位。此外,由于新能源汽車對電力的需求更大,電線電纜的制造也需要更高的性能和更強(qiáng)的耐腐蝕性,PFAS材料以優(yōu)異的電氣性能和耐腐蝕性得到了新能源汽車電線電纜的制造商們的青睞。以上這些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)FAS材料的性能要求各不相同,但都需要其具備優(yōu)良的化學(xué)、機(jī)械和熱穩(wěn)定性。
另一新興領(lǐng)域光伏產(chǎn)業(yè)也將受到PFAS禁令的影響。作為一種清潔能源,很多光伏應(yīng)用都安裝于戶外,因此其工況環(huán)境要求部件材質(zhì)能夠很好地應(yīng)對多變的環(huán)境挑戰(zhàn),而其熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等關(guān)鍵性能也需要依賴于PFAS碳-氟單鍵的穩(wěn)定性。換言之,光伏應(yīng)用在提供清潔能源的同時(shí),自身也存在環(huán)境安全隱患。
值得注意的是,中國是全球最大的制造業(yè)國家之一,許多消費(fèi)品和工業(yè)產(chǎn)品都含有PFAS,如果歐洲針對PFAS的禁令得以實(shí)施,將對中國的出口產(chǎn)生一定的影響。數(shù)據(jù)顯示,2021年歐盟從中國進(jìn)口的氟化物的貨物價(jià)值預(yù)估在幾十億人民幣,尤其是目前中國的制冷劑出口占據(jù)了歐盟的很大一塊市場。這意味著,大部分含PFAS聚合物的零部件產(chǎn)品將受到進(jìn)出口限制。
著手研究替代PFAS,企業(yè)在積極行動(dòng)!
禁令在前,作為如此重要的化學(xué)品,PFAS能被全面替代嗎?
答案不能一概而論。比如在上述的燃料電池上,用作質(zhì)子交換膜(PEM)的PFAS在汽車行業(yè)目前還沒有替代品(碳?xì)浠衔锒嗲抖喂簿畚镫娊赓|(zhì)膜正在開發(fā)中)。而在鋰離子電池產(chǎn)品上,用作粘合劑的PFAS可以用聚酰亞胺(PI)、聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纖維素(CMC)、丁苯乳膠(SBR)等替代;用作電解質(zhì)的PFAS可以用LiPF6替代,用作其他用途的PFAS則暫無替代方案。
換言之,PFAS的替代方案與下游應(yīng)用場景有很大關(guān)系。目前,大多應(yīng)用領(lǐng)域都還處于探索之中,越來越多不同領(lǐng)域的企業(yè)已經(jīng)做出積極承諾,著手于治理與解決該問題。
在消費(fèi)電子領(lǐng)域,蘋果在其官方白皮書中表示,從2022年11月開始逐步剔除PFAS有害物質(zhì),通過規(guī)范條例限制有害物質(zhì)在蘋果產(chǎn)品、配件、制造工藝和包裝中的使用,并且投入大量研發(fā)積極尋找替代品,打造出符合蘋果標(biāo)準(zhǔn)的電源線和耳機(jī)線,保證用戶使用安全。
在電力輸送領(lǐng)域,施耐德承諾將在電力輸配電設(shè)備中逐步淘汰氟化氣體和PFAS氣體(全氟烷基和多氟烷基物質(zhì)),加速朝著更可持續(xù)的未來邁進(jìn)。
面對禁令所帶來的挑戰(zhàn),企業(yè)需首要評估自己的產(chǎn)品中是否含有PFAS,并盡可能尋找和研發(fā)具有同等性能且環(huán)保的替代材料,降低對PFAS的依賴;其次,密切關(guān)注各個(gè)國家和地區(qū)關(guān)于PFAS的最新政策動(dòng)態(tài),做好合規(guī)工作,及時(shí)調(diào)整企業(yè)戰(zhàn)略和生產(chǎn)計(jì)劃;此外,還需要加強(qiáng)與供應(yīng)商和客戶的溝通,確保供應(yīng)鏈的連續(xù)性和產(chǎn)品的可替代性。
加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的密切合作是解決當(dāng)下挑戰(zhàn)的重要途徑。除了應(yīng)用端之外,一些上游的原料供應(yīng)商也早已意識到這一趨勢,從研發(fā)方面探索更多新的替代性解決方案。這些解決方案可以是不含PFAS的氟化學(xué)品,也可以是新的非氟化學(xué)品替代品。以科思創(chuàng)為例,PFAS替代解決方案已成為科思創(chuàng)內(nèi)部的長期重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目,公司已經(jīng)組建專門團(tuán)隊(duì),通過加大研發(fā)力度積極推進(jìn)PFAS替代性解決方案發(fā)展進(jìn)程,與下游企業(yè)共同應(yīng)對行業(yè)挑戰(zhàn)。另外,3M公司也宣布將退出PFAS的生產(chǎn)制造,并于2025年之前停止在其產(chǎn)品組合中使用PFAS。杜邦則承諾將通過適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)、流程和協(xié)議,確保PFAS有限且安全使用,以最高標(biāo)準(zhǔn)要求使得其產(chǎn)生得環(huán)境影響最小化,同時(shí)在可行的情況下積極尋求替代方案。
全面剔除PFAS非一日之功。首先PFAS涵蓋了上萬種工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)物質(zhì),從材料生產(chǎn)到零件制造再到最終產(chǎn)品上線,過程中涉及到的產(chǎn)業(yè)鏈極其復(fù)雜。企業(yè)往往需要先識別和收集自身哪些產(chǎn)品和流程中使用了PFAS,才能逐步開發(fā)和尋找更加安全的替代材料。這也意味著,諸如科思創(chuàng)這類材料供應(yīng)商往往在此過程中需要承擔(dān)著更重要的樞紐作用,不僅需要深刻理解下游應(yīng)用端的需求,還要熟悉材料技術(shù),具備研發(fā)新解決方案的實(shí)力,才能幫助下游企業(yè)滿足法規(guī)要求,保持并提升市場競爭力。據(jù)悉,在此之前科思創(chuàng)已經(jīng)與電子電氣、汽車等諸多領(lǐng)域頭部企業(yè)展開了深入合作,這些經(jīng)驗(yàn)也將進(jìn)一步助力其在PFAS替代解決方案上的創(chuàng)新與研發(fā),幫助下游企業(yè)更好地應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)。
結(jié)語:提前準(zhǔn)備,從危到機(jī)
PFAS禁令來勢洶洶,無疑將對一些產(chǎn)業(yè)造成沖擊。雖然目前科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出部分PFAS的替代方案,但還有大量關(guān)鍵的PFAS應(yīng)用尚未找到合適的解決方案。即便在有替代方案的前提下,如何找到成本低廉,易于生產(chǎn),可完全生物降解且環(huán)保的替代品仍是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題,需要全球各方進(jìn)行持續(xù)的研究。
智慧的中國人愛說“危中有機(jī)”, 相信不斷趨嚴(yán)的PFAS禁令危機(jī)也將促使各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈加快尋找和研發(fā)更環(huán)保的替代品,推動(dòng)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的升級和轉(zhuǎn)型。相信機(jī)會總是會眷顧那些有準(zhǔn)備的人們。
