Waarom bestaan er nauwelijks alternatieven voor het schadelijke PFAS?

In een enkele ochtend kom je, soms zonder het te beseffen, al meerdere keren in contact met PFAS. Van de koekenpan waarin je je eitje bakt, tot de regenjas die je beschermt tegen de stortbui, en van de dagcrème op je wangen tot de mascara op je wimpers: PFAS is overal om ons heen. Deze stoffen zijn afgeleid van fluor, en staan bekend om hun eigenschappen om vet, vuil en water af te stoten. Handig in een antiaanbaklaag en textiel, maar PFAS-stoffen zijn schadelijk voor de gezondheid van mens en milieu. Waarom maken wetenschappers daar geen veilig alternatief voor?

Sterke fluor-verbindingen

PFAS is chemisch gezien uniek. Bijna alle moleculen houden ofwel van water, ofwel van vet. PFAS zit daar tussenin. Dat komt door de hoeveelheid fluor in PFAS; die maakt het geheel water-, vet- en vuilafstotend. Juist die fluorverbindingen die PFAS zijn nuttige eigenschap geven, zijn bijzonder moeilijk afbreekbaar. Dat afbraakproces verloopt langzaam, waarbij giftige afbraakproducten ophopen in milieu, mens en dier en daar schade veroorzaken. Doordat de onderdelen die PFAS nuttig maken ook de problemen veroorzaken, laten ze zich niet zomaar vervangen door een veilige variant.

Toch zijn er al pannen op de markt die geen antiaanbaklaag van PFAS meer bevatten. Daarvoor gebruiken fabrikanten een keramische laag.“Maar dat is hard materiaal en zoiets kun je bijvoorbeeld niet in regenkleding of in cosmetica verwerken”, zegt Jacco van Haveren, Programma manager Safe and Circular Biobased Products bij Wageningen University & Research (WUR). Daar zit ook direct een van de knelpuntpunten: er bestaan meer dan 12 duizend PFAS-moleculen.

Terwijl de ene soort zeer geschikt is voor flexibele materialen zoals textiel, is de ander juist nuttig voor brandwerend schuim en weer een ander maakt schoonmaakproducten beter. “Het zal nooit lukken al die PFAS-moleculen één-op-één te vervangen”, legt Van Haveren uit. “Dus moeten we ons richten op de toepassingsgebieden.” Zo kan een waterwerend stofje voor regenkleding ook als pizzadooscoating dienen. Toch blijft het een behoorlijke hoop werk. All hands on deck, zou je denken. Maar dat blijkt in de realiteit tegen te vallen.

Nadruk op monitoren

Hoewel de schadelijke effecten van PFAS steeds duidelijker worden, en de urgentie voor alternatieven toeneemt, loopt er maar weinig onderzoek naar de ontwikkeling van PFAS-alternatieven. “In plaats daarvan ligt de nadruk nog op de stofjes monitoren”, aldus Van Haveren. Ook in Wageningen houden wetenschappers vooral toezicht op PFAS. Daarom pleit Van Haveren voor grootschalige onderzoeken naar alternatieven. “Tot nu toe durven wetenschappers dit probleem nog niet goed aan te pakken, simpelweg omdat het echt heel moeilijk is”, verklaart de onderzoeker. Zelf startte hij dit jaar samen met collega’s een onderzoek naar PFAS-alternatieven. “We richten ons nu op de essentiële groep PFAS. Voor mij horen daar onder andere verpakkingen en coatings bij.” Ook hoopt de onderzoeker een alternatief te vinden voor PFAS in speciale membranen die gebruikt worden om de brandstof waterstofgas uit water te winnen.

Grondstoffen

PFAS-alternatieven moeten ergens vandaan komen, oftewel: er zijn grondstoffen voor nodig. “Als we de onwenselijke PFAS willen vervangen door iets beters, moeten we waarschijnlijk niet terugvallen op petrochemische bouwstenen”, zegt Daan van Es, onderzoeker Duurzame circulaire chemie. In plaats daarvan moet de wetenschap volgens hem op zoek naar bouwstenen uit de natuur. Voordeel daarvan is dat die biologisch afbreekbaar zijn en dus niet ophopen, zoals PFAS. Er bestaan zelfs al volop stoffen in de natuur die potentie hebben. Het waterafstotende bijenwas is daar een mooi voorbeeld van. Het is een veilig en functioneel product dat biologisch afbreekbaar is. “Maar als we 20 duizend ton PFAS moeten vervangen door bijenwas, komen we in de problemen”, zegt Van Es. “Daar hebben we niet genoeg bijen voor, en dat moeten we ook niet willen.” Schaal is dus een tweede probleem.

Ook als wetenschappers de stoffen industrieel produceren, blijft schaal een uitdaging. “Van sommige vervangers hebben we misschien een paar honderd of een paar duizend ton per jaar nodig. Voor die schaal gaat niemand zo’n fabriek opzetten”, aldus Van Es. Zeker aangezien de industrie normaal gesproken aanpassingen zoveel mogelijk wil voorkomen. “Aanpassing betekent meer kosten”, licht Van Haveren toe. “Daarom willen bedrijven in eerste instantie aantonen dat mogelijk schadelijke stoffen toch niet schadelijk zijn; dat gebeurde ook bij PFAS.” Zulke onderzoeken duren soms tientallen jaren en pas als studies echt duidelijk aantonen dat stoffen ongezond zijn, begint de zoektocht naar substituten. “Hetzelfde zagen we met zware metalen in plastics en in verven”, aldus Van Haveren.

De toekomst van PFAS-vrije producten

Aanvankelijk onduidelijkheid over de nadelige effecten, maar nu vooral de chemische complexiteit en de grote variëteit van PFAS maakt het voor onderzoekers extreem lastig om nieuwe oplossingen te vinden die net als PFAS water-, vet- en vuilafstotend zijn. Hoewel de eerste onderzoeken naar niet-PFAS oplossingen lopen, verwacht Van Haveren niet dat die stoffen binnen twee jaar op de markt zijn. “De makkelijke dingen zijn gedaan, nu moeten we in de complexe chemie duiken”, aldus Van Haveren.

Een snelle oplossing ligt dus niet om de hoek, maar als Europa het verbod op PFAS in 2025 inderdaad doorvoert, begint te tijd te dringen. Onderzoeksinstellingen en de industrie moeten hun focus verschuiven van monitoring naar productie van PFAS-alternatieven. Met extra financiële steun van de overheid en slimme beleidsmaatregelen zouden wetenschappers die complexe chemie kunnen kraken en toewerken naar meer PFAS-vervangers.