Das ewige Thema – vorerst ungelöst

Unter dem Begriff PFAS werden per- oder polyfluorierte Alkylsubstanzen ver­standen. Es handelt sich um Kohlenwasserstoffketten, bei denen Wasserstoffatome ganz oder teilweise durch Fluor­atome ersetzt sind. Die Stoff­gruppe umfasst mehr als 10.000 Einzelsubstanzen, die genaue Zahl ist nicht be­kannt. PFAS haben keinen natürlichen Ursprung, sondern werden – seit 1950 – ausschließlich künstlich hergestellt. Ihr Einsatzbereich ist breit, die Substanzen finden sich in einer Vielzahl von Industrie­an­wendungen und Endverbraucher­produkten.

Außergewöhnlich hohe chemische Stabilität

Allen PFAS ist die außergewöhnlich hohe chemische Stabilität gemeinsam. Der natürliche Abbau wird verlangsamt, ist unvollständig oder gar nicht möglich und führt in der Folge zu einer weltweiten Verbreitung und Anreicherung der verschiedenen Verbindungen. Die Anreicherung von PFAS in der Natur, in Tieren oder dem Menschen hat negative ökologische und gesundheitliche Auswirkungen und ist Thema zahlreicher intensiver Untersuchungen.

Die Rolle der PFAS in Schmierstoffen

PFAS kommen in Schmierstoffen hauptsächlich in zwei Formen vor: Perfluorpolyether (PFPE) und Polytetrafluorethylen (PTFE, Teflon). Die Polyfluorpolyether sind Flüssigkeiten, die als Schmieröle oder verdickt als Schmierfette eingesetzt werden. Ein typischer Einsatzbereich sind Hoch­temperatur- und Vakuum­anwendungen. Durch die hohe Stabilität sind PFPE-Öle und -Fette für Lebens­dauer­schmierungen prädestiniert. Sie sind nicht brenn­bar, strahlungsresistent und haben eine universelle Material­kompatibilität insbesondere mit Kunststoffen. Kombinationen von leicht­flüchtigen mit schwer­flüchtigen PFPE-Ölen werden zur Erzeugung dünnster Schmierfilme für Elektrokontakte eingesetzt. Insgesamt handelt es sich bei PFPE-Fetten und -Ölen um teure, aber äußerst leistungsfähige Schmierstoffe. Ihre Eigenschaften werden aktuell durch keine andere Schmierstoffgruppe abge­bildet.

Teflon vermindert den Reibwiderstand

Das PTFE wird als mikronisiertes Pulver oder als Dispersion bei der Schmierstoff­her­stellung verwendet. In höheren Konzentrationen kommt es als Verdicker, in niedrigeren Konzentrationen als Schmierstoffadditiv und/oder Hilfsverdicker zum Einsatz. Als Verdicker findet man PTFE in PFPE-Ölen oder in Silikonölen. Als Schmierstoffadditiv findet PTFE in vielen konventionellen Schmierstoffen Verwendung. PTFE verbessert signifikant die Schmiereigenschaften bei Grenz- und Misch­reibungszuständen, es vermindert den Reibwiderstand, hat geräusch- und schwingungsdämpfende Eigenschaften und verringert das sogenannte Ruck­gleiten (Stick-Slip-Effekt). Die schmutzabweisende Wirkung von PTFE in Schmier­stoffen ist umstritten. Insgesamt handelt es sich bei PTFE um ein sehr wirk­sames Schmierstoffadditiv.

Wie sieht die PFAS-Regulierung aus?

Die gesetzlichen Regulierungen von PFAS sind international uneinheitlich und unterliegen aktuellen Diskussionen und Änderungen. Prinzipiell ist zu erwarten, dass der Regulierungsdruck und damit die Anzahl und Vielfalt der gesetzlichen Anforderungen weltweit steigen wird.

Einige wenige PFAS werden bereits über die europäische Gesetzgebung (REACH, SVHC) oder durch internationale Übereinkommen (Stockholm Abkommen, POP-Konvention) reguliert.

In einigen US-Bundesstaaten gibt es verschiedene Verbotsinitiativen, die sich derzeit hauptsächlich mit Endverbraucheranwendungen beschäftigen, etwa Verpackungen, Koch­geräte und Textilien. Weitere Verbote sind bis 2028 geplant; eine Ausweitung ist wahrscheinlich.

Die große Gruppe aller PFAS-Verbindungen soll künftig durch eine Gesetzes­initiative der EU reguliert werden. Der entsprechende Beschränkungsvorschlag wurde im April 2020 durch mehrere europäische Länder vorgestellt und in der Folgezeit mit beteiligten Akteuren diskutiert.

Restriktionsvorschlag sieht ein nahezu vollständiges Verbot vor

Im März 2023 veröffentlichte die Europäische Chemikalienagentur den vor­läufigen Restriktions­vorschlag, der weitere sechs Monate für Konsultationen der betroffenen Stakeholder vorsieht. Nach Ablauf dieser Zeit und Entscheidung durch die Europäischen Gremien wird das Inkrafttreten der Verordnung für die Jahre 2025/2026 erwartet. Der Restriktionsvorschlag sieht ein nahezu vollständiges Verkehrsverbot vor, das drei Übergangs­fristen kennt: 18 Monate, 6,5 Jahre und 13,5 Jahre. Für PFAS in Schmierstoffen sind die folgenden Fristen erwähnt:

Meldepflicht bei PFPE

Aufgrund der hohen Kosten werden PFPE-Schmierstoffe nur dann eingesetzt, wenn es keine technische Alternative gibt. Der Restriktionsvorschlag nimmt diese Argumentation auf und schlägt eine Übergangsfrist von 13,5 Jahren für kritische Anwendungen („harsh environments“ und „safe functioning and safety of equipment“) vor. Die Ausnahmeregelung ist allerdings kein „Freibrief“: Hersteller und Händler müssen Produkte, Anwendungen und Mengen melden. Hersteller, Händler und Endanwender müssen im Rahmen eines Managementplans den Einsatz dieser Produkte begründen, Einsatzbedingungen definieren und eine sichere Ent­sorgung garantieren.

PTFE wohl nicht ausnahmewürdig

Der Einsatz von PTFE als Verdicker von PFPE-Ölen ist tendenziell den kritischen Anwendungen zugeordnet; bei den Silikonölen ist die Einschätzung weniger eindeutig.
Der Einsatz von PTFE als Schmierstoffadditiv wird differenzierter bewertet. Der Restriktions­vorschlag unterscheidet bei den Anwendungen. Einige An­wendungen (zum Beispiel PTFE-haltige Fahrradkettenöle, geräuscharme Schmierstoffe in Kfz) werden nicht als „ausnahmewürdig“ betrachtet. Für diese Produkte und in diesen Anwendungen sieht der Restriktionsvorschlag eine Übergangsfrist von nur 18 Monaten vor. Es ist davon auszugehen, dass der Einsatz von PTFE als Schmierstoffadditiv unter dieser Fragestellung (kritische/unkritische Anwendung) betrachtet und reguliert wird.

In nicht-industriellen Bereich wird PTFE-Pulver unter Umständen auch durch neue Bestimmungen aus dem Bereich Mikroplastik reguliert werden. Da neben der Industrie auch verschiedene Umwelt- und Naturschutz­ver­bände an den Konsultationen teilnehmen, sind weitergehende Maßnahmen oder eine Verschärfung der Bedingungen für den Einsatz von PFAS durchaus möglich. Im Fokus stehen insbesondere die sogenannten „umweltoffenen“ Anwendungen.

Auswirkungen auf den Markt

Durch die kommenden PFAS-Regulierungen kommt es außerdem zu Reaktionen auf der Anbieter­seite. Im Vorgriff auf einen schrumpfenden Markt für PFAS reduzieren die ersten Unternehmen Geschäftsaktivitäten beziehungsweise ziehen sich aus dem Markt zurück (Beispiel 3M). Als Rückkopplungseffekt wird es höchstwahrscheinlich zu Ein­schränkungen in der Rohstoffverfügbarkeit und Rohstoffvielfalt kommen; die weitere Entwicklung des Preisniveaus von PFAS ist unsicher.

Was bedeutet dies für konkrete Schmierstoff-Anwendungen?

Zunächst sollten Anwender ihre Schmiermittel auf PFAS prüfen – die Lieferanten helfen hier weiter. Bei PFPE-Ölen und PFPE-Fetten (auch PTFE-verdickt) ist – nach heutigem Stand – eine Übergangsfrist von 13,5 Jahren zu erwarten, wenn es sich um eine kritische Anwendung handelt. Da PFPE-Schmierstoffe oft in speziellen Anwendungen eingesetzt werden, ist diese Bedingung vermutlich oft erfüllt. Die Kehrseite: Spezielle Anwendungen oder Anwendungsbedingungen erfordern erhöhte oder längere Entwicklungsaufwände für ein gleichwertiges PFAS-freies Austauschprodukt oder eine geänderte Konstruktion.

Bei Schmierstoffen, die PTFE als Additiv enthalten, werden die Einsatz­bedingungen über die Länge der Übergangsfrist entscheiden. Bei unkritischen Anwendungen oder wenn der Markt bereits PTFE-freie Alternativen bereithält, könnte der „worst case“ mit der kurzen Übergangsfrist von 18 Monaten eintreten. Für diese Kombination ist es aktuell am dringendsten, über alternative Produkte oder Produktstrategien nachzudenken.

Massive technische Auswirkungen auf Schmierstoffe

Der Restriktionsvorschlag wird massive technische Auswirkungen auf das Leistungs­vermögen von Schmierstoffen mit sich bringen. Eine ähnliche Situation findet sich bei den fluorhaltigen Kunststoffmaterialen, die als Konstruktionselemente eingesetzt werden. Vor diesem Hintergrund sollte bei allen Aktivitäten beachtet werden, dass sich der Restriktionsvorschlag aktuell im Konsultations­prozess befindet und danach noch das europäische Gesetzgebungsverfahren durchlaufen muss – Änderungen sind damit garantiert.

Parallel zur genauen Beobachtung der gesetzlichen Veränderungen arbeitet das Unternehmen Chemie-Technik in Forschung und Entwicklung bereits aktiv und mit konkreten Ergebnissen an einem „Plan B“ – es werden alternative Rohstoffen und Verdickersysteme untersucht und PFAS-freie Alternativprodukte getestet. Vor allem bei den Festschmierstoffen gibt es vielversprechende Alternativen zum PTFE. Silikonöle lassen sich unter Umständen auch feststofffrei verdicken, ohne die Zulassung für die Lebensmittelindustrie zu verlieren.