Für Umwelt und Mensch riskante Perfluoroctansäure (PFOA) in der Outdoor-Bekleidung

8:2-FTOH, ein Fluortelomeralkohol. Es findet bei der Imprägnierung von Textilien Verwendung und ist aufgrund seiner Flüchtigkeit in der Raumluft von Outdoor-Ausstatterläden nachweisbar. Eins seiner Abbauprodukte: PFOA. Bild: Bernd Schröder

Alternativen in der Perfluorchemie: Lösung oder Sackgasse?

The Great Outdoors

Wasser- und ölabweisende Eigenschaften erfreuen sich bei Funktionsbekleidung für Freiluftaktivitäten einer besonderen Beliebtheit. Allein die Nutzung per- und polyfluorierter Chemikalien (PFC) in der Outdoor-Industrie erbringt nach Schätzungen des American Chemistry Councils von 2013 weltweit eine Jahreswirtschaftsleistung von 27,3 Milliarden US-Dollar. An diesem Segment hängen fast 40.000 Arbeitsplätze in Europa und 5.000 in den USA.

Nach Schätzungen der Europäischen Chemikalienagentur ECHA von 2015 gelangen jährlich 1.000-10.000 Tonnen der mittlerweile als problematisch angesehenen Perfluoroctansäure (PFOA) oder mit ihr verwandten Substanzen in die EU - allein in Form importierter Textilien.

Die Hersteller waren im Zuge des EPA-Stewardship-Programms nicht angehalten, auf die PFC-Materialien ihrer Lieferketten zu verzichten. Doch es gab Beispiele wie das von Gore Fabrics: Dort wollte man bereits 2013 aus der PFOA-Chemie ausgestiegen sein.

Das Unternehmen stellt zum einen dauerhaft wasserabweisende Imprägnierungen her, zum anderen wird festes PTFE in eine mikroporöse Struktur mit 70% Luft umgewandelt - Gore-Tex expanded PTFE oder ePTFE, das Ausgangsmaterial für die meisten Produkte des Unternehmens. Gore-Tex wird unter anderem in Outdoor-Erzeugnissen von Patagonia, Marmot, Arc'teryx und Haglöfs verwendet. Gore produziert heute an mehr als 50 Standorten weltweit. Allein in Deutschland haben hier rund 1500 Menschen Arbeit.

Die von Greenpeace 2016 veröffentlichten Ergebnisse eines Tests von Produkten verschiedener Ausrüster legten nahe, dass PFOA auch weiterhin in der Herstellung von Outdoor-Bekleidung genutzt wird. In 11 von 40 Produkten wurde PFOA in Mengen von mehr als einem Mikrogramm pro Quadratmeter gefunden, ein Schwellenwert, den zum Beispiel Gesetzgeber in Norwegen als tolerierbares PFOA-Limit in den Produkten festgelegt haben. Ein weiteres Ergebnis der Studie: Flüchtige PFC, vor allem Fluortelomeralkohole, finden sich oft in hohen Konzentrationen.

Gore Fabrics hat im Februar 2017 angekündigt, für die Umwelt bedenkliche organische Perfluorverbindungen nun langfristig eliminieren zu wollen.

Der Greenpeace-Test machte außerdem eine Verschiebung zu kürzerkettigen, bisher weniger gut untersuchten PFC sichtbar. Die gelten mittlerweile als Alternativen zu den sich als problematisch erwiesenen längerkettigen PFC.


Mit der Entdeckung des Gefahrenpotentials von per- und polyfluorierten Chemikalien für Mensch und Umwelt begannen Chemiker, nach weniger bedenklichen Alternativen Ausschau zu halten. Die zurzeit favorisierte Möglichkeit: der Umstieg auf kürzerkettige Perfluorverbindungen.

Acht Kohlenstoffatome (C8) im Kohlenstoffgerüst einer Verbindung wie PFOS und PFOA gelten bei Chemikern wegen ihrer Rigidität und den verlangten sterischen Eigenschaften zwar als optimal für eine effektive Abstoßung von Wasser und Öl.

Doch die Wissenschaftler fanden heraus, dass Verbindungen mit sechs oder weniger fluorinierten Kohlenstoffen fast genauso gut funktionieren - es sind nur größere Mengen davon notwendig, um denselben Effekt zu erzielen. Die Verbindungen sind zwar immer noch langlebig in der Umwelt, reichern sich aber aufgrund ihrer bedeutend höheren Wasserlöslichkeit zu einem wesentlich geringeren Grade im Menschen an und gelten deshalb als weniger giftig.

So arbeitet eine neuere Scotchguard-Version von 3M mit einer Perfluorobutan-(C4)-Chemie. Das Abbauprodukt Perfluorobutansulfonat hat im Menschen eine biologische Halbwertszeit von einem Monat. Diese gegenüber PFOS deutlich kürzere Dauer der Exposition verringert das Giftigkeitspotential. Die Hersteller von Feuerlösch-Schäumen wiederum sind im Umstieg von C8-Produkten auf C6-Fluortelomer-basierte begriffen. Fluortelomeralkohole werden zu den polyfluorierten Tensiden gezählt.

Am schwierigsten gilt der Ersatz von PFOA als Prozesschemikalie in der Polymerherstellung. Große Unternehmen wie 3M, DuPont, Solvay oder Asahi haben PFOA in vielen Fällen durch Perfluoropolyether (PFPE) abgelöst.

Ein Perfluoroether. Bei DuPont ersetzt sein Ammoniumsalz als GenX PFOA und ist in Europa unter REACH für ein Produktionsvolumen von 10-100 Tonnen pro Jahr registriert. Bild: Bernd Schröder

Doch der Ersatz von in der Umwelt langlebigen Stoffen durch andere, nur mit kürzeren fluorierten Alkylketten ausgestatteten Verbindungen findet nicht nur Befürworter. Die neuen Chemikalien verlassen den Körper zwar schneller, sind jedoch ebenso permanent in der Umwelt präsent und führen zu einer kontinuierlichen Exposition.

Die Vielfalt verfügbarer fluorierter Alternativen suggeriert Handlungsfähigkeit im Angesicht einer Krise, doch sie kann einer Gewissheit nicht entgehen: Selbst gekürzte perfluorierte Kohlenstoffketten sind äußerst widerspenstig und werden in der Umwelt als Abbauprodukte enden, die dort auf lange Zeit verbleiben werden. Der ständig wachsende Gebrauch solcher Alternativen wird letztendlich zu steigenden Konzentrationen dieser Abbauprodukte führen, in letzter Konsequenz auch im menschlichen Körper.

Die ansteigende Exposition geht einher mit einem wachsenden Risiko negativer Begleiterscheinungen. Sollten solche später erkannt werden, könnte es Jahrzehnte dauern, um die globale Kontamination wieder auf ein akzeptables Mindestmaß herunterzufahren. In den Erklärungen von Helsingør und Madrid weisen Umweltchemiker auf die damit verbundenen Gefahren hin. Sie fordern einen Informationsaustausch zwischen Wissenschaftlern, Industrie, Regierungsstellen und Verbrauchern. Denn Chemie-Konzerne geben oftmals unvollständige Auskünfte zu Stoffdaten, außerdem schützen die Behörden als urheberrechtlich sensibel deklarierte Informationen vor dem Zugriff der Öffentlichkeit. Die Daten müssen dann in zeit- und kostenaufwendigen Untersuchungen der Eigenschaften dieser Stoffe in der öffentlichen Forschung beschafft werden.

PHxSF, Perfluorohexansulfonylfluorid. Die C6-Verbindung wird vor allem in China als PFOA-Ersatz hergestellt. Bild: Bernd Schröder

Nach dem Willen der Unterzeichner der Madrider Erklärung sollte die Nutzung von Fluorchemikalien eingeschränkt und nur noch für Spezialanwendungen reserviert sein, jedoch nicht mehr in gewöhnlichen Verbrauchsgütern zur Anwendung kommen. Stattdessen sollten sichere Alternativen entwickelt werden.

Der Fluorchemie-Branche geht das zu weit. Die Wissenschaftler würden die Bedeutung der Fluortechnologie für viele Aspekte des modernen Lebens außer Acht lassen und jene Daten ignorieren, die belegten, dass von kurzkettigen Perfluorverbindungen kein signifikantes Risiko für die menschliche Gesundheit und die Umwelt ausgingen.

In einem aktuellen Artikel vom Februar 2017, im Fachblatt Environmental Science and Technology veröffentlicht, warnen Umweltchemiker vor einem potentiell unlösbaren, möglicherweise nie endenden Problem im Chemikalienmanagement. Die Wissenschaftler weisen auf den Mangel an wirksamen Kontrollen hin, um die von diesen Verbindungen ausgehenden Risiken für Mensch und Tierwelt vorbeugend zu vermeiden, zu reduzieren oder zu entschärfen.

Außerdem gäbe es bisher nur ein sehr beschränktes Wissen um die Expositionswege dieser Substanzen. Einige ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften wie die Wasserlöslichkeit und die Charakteristika der Bindung an Proteine lassen diese Verbindungen zu einer Herausforderung in der Bewertung ihres Bioakkumulationsvermögens werden. Forschung und Bemühungen zur Regulierung beschäftigen sich meist nur mit den bekanntesten Vertretern - angesicht der geschätzten 3000 PFC, die auf dem globalen Markt zirkulieren, eine beunruhigende Aussicht.

Die Entwicklung leistungsfähiger nichtfluorierter Alternativen bleibt angesichts der Breite der Anwendung und der Effizienz von Fluorchemikalien schwierig. Für einige gibt es bereits Ersatz. Zum Beispiel in Textilien, die Wasser abhalten sollen, bewähren sich Polyether/Polyester-Gewebe, in der Oberflächenbehandlung Paraffine, Silicone und Wachse. Sind ölabweisende Eigenschaften gefragt, kommen die Hersteller jedoch nach wie vor nicht ohne Fluortelomere aus.

Einige Hersteller von Outdoor-Bekleidung teilen die Bedenken des Madrid-Abkommens, verweisen jedoch auf technische Probleme, wenn es um den schnellen Übergang zu fluorkohlenstofffreien Wasserabweisern geht - für einen Großteil von ihnen kann das nur eine langfristige Lösung sein. Northface will will seine wasserabweisende Imprägnierungen bis 2020 dauerhaft fluorkohlenstofffrei bekommen, sieht die kurzkettigen PFC jedoch als die beste zurzeit vorhandene Alternative an. Bei Patagonia ist man von der Leistungsfähigkeit der kürzeren Ketten nicht sehr beeindruckt, denn sie seien beim Abhalten des Wassers weniger effektiv als ihre nun verfemten längerkettigen Verwandten.

Daikin hat eine eigene PFOA-freie Lösung entwickelt und in Kooperation mit Dow Corning ein Fluor-Silizium-Hybridprodukt geschaffen, das als UNIDYNE Multi-Series vermarktet wird und für dauerhaft wasserabweisende Imprägnierungen nutzbar sein soll.

Im Januar meldete sich Páramo als erster vollständig PFC-freier Hersteller der Wintersportindustrie. Die britische Marke hat sich mit Nikwax zusammengetan. Das Unternehmen stellt PFC-freie, gummiartige wasserabweisende Materialien her, die als Gel in den Handel kommen und das der Kunde vor einem Waschgang aufträgt, um seine Kleidung mit einem Netzwerk elastischer Moleküle zu imprägnieren.

Anzeige