Er ligt een groot Europees voorstel op tafel om PFAS geheel te verbieden. Hoewel er al meerdere PFAS-vrije alternatieven op de markt zijn, presteren ze vaak minder goed. Waar blijven de gewenste materialen die wél de hoge standaarden halen, maar niet tot hardnekkige milieuvervuiling leiden? Of moeten we misschien niet proberen PFAS na te bootsen?  ‘We zullen offers moeten maken, en daar moeten we meer over praten met de consument.’

Poly- en perfluoralkylstoffen (PFAS) beschermen pannen tegen aanbaklagen, maken kleding waterdicht en zijn nuttig voor brandwerend schuim. Door hun water-, vet- en vuilafstotende eigenschappen en goedkope productie maakt de industrie sinds de jaren vijftig wereldwijd op grote schaal gebruik van PFAS – een verzamelnaam voor wel meer dan vijfhonderd aangemelde varianten. Hun centrale sterke koolstof-fluorbindingen maken deze familie aan stoffen chemisch gezien uniek, maar ook nauwelijks afbreekbaar.

De resulterende persistentie zorgt ervoor dat deze forever chemicals opstapelen in de natuur en onszelf. Blootstelling aan sommige PFAS-varianten heeft een nadelige invloed op de werking van het menselijk afweersysteem, en de verbinding zijn in verband gebracht met ernstige gezondheidsrisico’s zoals kanker. Wat PFAS-vervuiling met de natuur doet, blijft nog grotendeels onduidelijk. Gestuurd door groeiende maatschappelijke druk werkt de Europese Commissie aan een verbod op het gebruik van PFAS. Toch blijven haalbare alternatieven vooralsnog beperkt. Waar ligt dat aan?

Kaartenhuis

Wat de zoektocht naar alternatieven extra lastig maakt is dat PFAS-formuleringen bestaan uit meerdere componenten – van een handjevol tot tientallen – die op elkaar zijn afgestemd. ‘Je kunt niet zomaar even een enkele component aanpassen om tot een werkend alternatief te komen’, zegt Van Es. ‘Haal je er een uit de formulering, dan zakt alles als een kaartenhuisje in elkaar.’

Dat is volgens Van Es de grote uitdaging voor de industrie. ‘We moeten gaan herformuleren, en dat kost veel tijd en geld. De industrie deinst hiervoor terug, want het is nog maar de vraag of je uiteindelijk genoeg van het nieuwe spul kunt verkopen om je investering terug te verdienen.’

Schapenwol

We hoeven dus niet te rekenen op één-op-één alternatieven. Belangrijker, zo vindt Van Es, is om ons af te vragen voor welke toepassingen het gebruik van PFAS nou echt noodzakelijk zijn. Zo geven farmabedrijven en de halfgeleiderindustrie aan nog niet zonder PFAS te kunnen. ‘Maar hoe belangrijk is het dat je bankstel vetvrij is? Of je kleding regenbestendig?’

De focus moet volgens Van Es eerst en vooral liggen op toepassingen waarbij PFAS door verwering in het milieu terechtkomt, zoals het hydrofoob maken van allerlei oppervlakken. ‘PFAS hebben niet altijd bestaan. Vroeger hadden we ook waterafstotende kleding, alleen met andere middelen. Dat was misschien niet perfect, maar het zijn wel dingen waar we op terug kunnen grijpen.’

Teruggrijpen in het verleden doet de Wageningse onderzoeker met zijn groep zeker. Zo bestuderen ze de inzet van lanoline, natuurlijk vet uit schapenwol dat de Romeinen al gebruikten om hun kleding waterafstotend te maken. Van Es: ‘Natuurlijk zijn er niet genoeg schapen om iedereen waterafstotende kleding te geven. Maar laten we nou eens van dit soort bio-afbreekbare verbindingen uitgaan, die doorgaans niet giftig zijn, om soortgelijke eigenschappen te realiseren.’  

Wassen

In België brengt het PFAS-FREE-project verschillende onderzoeksinstellingen samen in een zoektocht naar PFAS-alternatieven voor waterafstotende kleding. Centexbel, een onderzoekscentrum en kennisinstituut dat zich richt op textiel en plastics, maakt deel uit van het project. Zij richten zich op de ontwikkeling van hydrofobe biobased polyurethanen (PU) en niet-isocyanaat polyurethanen (NIPU). ‘Er zijn veel mogelijke PFAS-alternatieven voor hydrofobe kleding, zoals op siliconen gebaseerde materialen of vetzuren’, zegt Pegah Zahedifar, onderzoeker bij Centexbel. ‘Wij kiezen ervoor te focussen op PU formuleringen, omdat deze de meest stabiele formulering hebben die commercieel verkrijgbaar is.’

Een addertje onder het gras is het gebruik van isocyanaat. Deze reactieve stof vormt de basis voor de productie van PU, maar is ook toxisch. NIPU vormt een alternatief, maar de formulering ervan is relatief nieuw in het onderzoeksveld en de alternatieve bouwstenen zijn minder reactief. Daarbij verliest NIPU op textiel sneller de waterafstotende eigenschap tijdens wassen, anders dan PU. ‘De grote vraag is uiteindelijk of de formulering na het wassen van het textiel erop blijft zitten’, zegt Zahedifar. ‘Wij onderzoeken hoe we deze formuleringen kunnen optimaliseren voor een zo robuust mogelijke toepassing op textiel.’

De resultaten zijn veelbelovend en momenteel vragen de onderzoekers een patent aan voor deze PFAS-alternatieven. Maar hierbij gaat het enkel nog om het weren van water. ‘Wat PFAS zo krachtig maakt, is dat het naast water ook olie afstoot, ook van belang voor textielbescherming. Onze volgende stap is om oplossingen te vinden die deze dubbele eigenschap nabootsen.’

Standaard

Hoe dan ook denkt Zahedifar dat de huidige standaarden in de industrie te hoog zijn voor PFAS-alternatieven om aan te voldoen. Waar PFAS een jas vele jaren kan beschermen zonder verlies in eigenschappen, zou een alternatief als polyurethaan het een stuk minder lang volhouden. Toch is de veel kleinere levensduur nog steeds lang genoeg om van te profiteren, aldus Zahedifar. ‘Je kunt niet verwachten van een biobased stof dat deze net zo lang blijft werken als PFAS. We zullen offers moeten maken, en daar moeten we meer over praten met de consument.’

Daar is Van Es het mee eens. Volgens hem hebben we chemisch gezien in de afgelopen tweehonderd jaar heel veel mogelijkheden ontdekt om dingen waterafstotend te maken. ‘Maar die zijn voor een groot deel weggeduwd door het goedkopere PFAS. Ik denk dat we in veel gevallen terug kunnen naar wat we hadden. Het zal alleen misschien wat duurder zijn.’

Nog belangrijker dan de zoektocht naar chemische alternatieven is het om duidelijkheid te krijgen over waar de grootste knelpunten rondom PFAS nu specifiek liggen, denkt Van Es. ‘Waar zit nou de grootste vraag vanuit de industrie? De EU/overheid kan een belangrijke rol spelen in het signaleren van de problemen, om daar vervolgens subsidies op aan te passen.’ Een Europees verbod op PFAS is een belangrijke stap om over te stappen op nieuwe formuleringen, zegt Zahedifar. ‘De regulering wordt steeds strenger, en de industrie zal zich hieraan moeten houden.’