全氟及多氟烷基化合物(PFAS)是含有至少一个全氟化的甲基或亚甲基碳原子的氟化物质。因此,PFAS含有多个碳-氟键(C-F键)。这些键高度稳定,并产生了理想的特性如耐高温,这导致了PFAS在灭火泡沫中的广泛使用。碳氟化合物还具有疏水性和疏脂性,所以PFAS也被用作防水和防油的屏障,例如在织物、炊具或食品容器中。
PFAS的广泛使用导致了这些化学品对水和土壤的污染。事实上,最近的研究表明,全球各地的雨水都受到了PFAS的污染,其含量超过了饮用水的建议水平(参见BBC关于雨水污染的报道)。研究人员得出的结论是,PFAS的地球界限已经被超过,并且“通过尽可能迅速地限制PFAS的使用,避免大规模和长期的环境及人类接触PFAS的问题进一步升级是非常重要的”。反复暴露于低水平的PFAS与健康问题息息相关,包括生育能力的下降、免疫反应的降低和癌症。由于PFAS的稳定性非常高,它很难从体内代谢和排泄出来。因此,PFAS会随着时间的推移进行生物累积,从而增加健康问题的风险。
尽管PFAS具有“永久”的特性,但许多一次性塑料产品都含有PFAS。最近,各种国际间和本国法规已经实施,旨在减少对一次性塑料的依赖,使社会摆脱传统的线性塑料经济(见我们之前的文章《一次性塑料:自成一格》)。
在欧洲,减少PFAS的广泛使用的努力正在进行中。2022年3月,欧洲化学品管理局(ECHA)根据欧盟化学品注册、评估、授权和限制制度(REACH)提交了一份提案,以限制消防泡沫中的PFAS。几个欧盟成员国还打算在2023年1月提交一份更广泛的提案,以限制PFAS的生产、投放市场和使用。
在英国,健康与安全局(HSE)进行了一次证据征集,作为正在进行的关于 PFAS的英国REACH法规管理选项分析(RMOA)的一部分。RMOA的建议将于2022年夏天在HSE网站上公布,并可能会表明管制是控制已确定风险的适当措施。有关当局和HSE将在公布后尽快考虑这些建议。
然而,即使能够减少PFAS的广泛使用,已经污染饮用水和食品的PFAS也需要被清除并被降解为无害产品。由于PFAS的高稳定性,直到最近,降解方法仍旧需要苛刻的条件,这需要高能量的投入。然而,美国中西大学的B.Trang等人最近在《科学》杂志上发表了他们关于分解PFAS的更温和的方法的研究(参见BBC对这项研究的报道)。他们报告了作为最大类别的PFAS之一的全氟羧酸(PFCAs),可以在温和的条件下,用廉价的试剂(温度为80至120℃,在环境压力下,水和二甲基亚砜混合物中的氢氧化钠的存在下)分解。同样的方法也被发现可以用于成功降解支链全氟烷基醚羧酸(另一类主要的PFAS),这表明该方法可以适用于一系列不同类别的PFAS。因此,这项研究可以为低成本且简单的减少PFAS污染的方法铺平道路,PFAS是一类(根据设计)相对惰性的化合物,因而难以从环境中去除。
B.Trang等人的论文中提到了一项临时专利申请(US 63/261,772,未公布)。该申请以中西大学的名义提交,描述了降解PFCAs的方法。申请专利是保护创新的有效方式,因为商业化可能会带来潜在的利益。
专利申请数据可用于衡量新兴技术的增长和全球趋势。2021年,欧洲专利局发布了一份报告,总结了对塑料行业创新趋势的全方位回顾。报告中的一些关键发现在我们之前的文章《聚合物:向可持续发展的未来过渡》中讨论过。例如,化学回收包括将聚合物分解成更小的分子,如B.Trang等人所描述的过程,并有可能用于处理问题更大的废物流(如包含PFAS的废物)。化学回收方法提供的潜力似乎反映在了欧洲专利局报告的专利申请趋势中:化学和生物回收方法在过去十年中产生了该领域最高水平的专利活动。
总之,尽管PFAS已经污染了全球的水和土壤,但结合新的立法来减少PFAS的广泛使用,以及最新发现的温和的化学降解方法来降解现有的PFAS,至少有可能消除一些已经造成的损害。专利申请的趋势表明化学塑料回收领域的增长:看起来塑料回收的未来可能是基于化学的。
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