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MIT Technology Review Analyse

PFAS sind überall: Warum die Chemikalien für uns und die Umwelt problematisch sind

Vor zwei Jahren legte die EU einen Beschränkungsvorschlag für die Fluorchemikalien PFAS vor. Doch von der Industrielobby gibt es mächtig Gegenwind. Was sind das für Chemikalien und warum sind sie so umstritten? Die wichtigsten Fragen und Antworten.

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PFAS (Symbolbild: zimmytws / Shutterstock)


Was sind PFAS?

Die Abkürzung PFAS steht für per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen. Gemeint sind künstlich hergestellte Substanzen, die im Wesentlichen aus Kohlenstoff (chemisches Symbol C) und Fluor (chemisches Symbol F) bestehen. Laut Definition enthalten sie mindestens eine sogenannte CF2- oder CF3-Gruppe. PFAS-Moleküle können sehr unterschiedlich aussehen. Manche sind eher klein und kompakt, andere haben ein Skelett aus langen Kohlenstoffketten. Entsprechend verschieden sind auch ihre Eigenschaften. Zum Beispiel können PFAS gasförmig, flüssig oder fest sein. Einige lösen sich gut in Wasser, andere in Fetten. Und manche tun weder das eine noch das andere.

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Viele PFAS sorgen für glatte Oberflächen, an denen weder Schmutz, Fett noch Wasser hängen bleiben. Sie sind äußerst stabil, halten hohen und tiefen Temperaturen stand. Auch viele aggressive Chemikalien können ihnen nichts anhaben.

In einer Datenbank der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) sind mehr als 4.700 PFAS-Varianten erfasst. Die EU geht in ihrem neuesten Beschränkungsvorschlag von mehr als 10.000 aus.

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In welchen Produkten sind PFAS enthalten?

PFAS sind in vielen Gegenständen des täglichen Gebrauchs enthalten. Sie stecken unter anderem in Beschichtungen für Pfannen oder Backformen, in Kabelummantelungen, Dichtungen, Medizinschläuchen, in Membranen für Wetterjacken, Hightech-Wasserfiltern, Brennstoffzellen und Elektrolysezellen sowie in Lithiumionenbatterien.

Mit PFAS werden aber auch Textilien imprägniert, Teppiche beispielsweise, Sofas oder Vorhänge, zudem Lebensmittelpapiere und -kartons. Die Fluorchemikalien können außerdem in Fahrradkettenfett, Skiwachs, Klebstoffen, Farben und Schmierstoffen enthalten sein – ebenso in medizinischen Wirkstoffen und Pestiziden. Und sie werden als Treib- und Kältemittel in Wärmepumpen oder Kühltheken im Supermarkt genutzt.

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Andere Produkte enthalten zwar keine PFAS, werden aber mit deren Hilfe produziert. Ein Grund: PFAS helfen, die für viele Industrieprozesse benötigte saubere Umgebung zu sorgen. Das gilt vor allem für die Chemie- und die Halbleiterindustrie. Bauteile für elektronische Geräte wie Handys oder Computer beispielsweise werden mithilfe von PFAS hergestellt.

Weil sich PFAS mittlerweile in der Umwelt verteilt haben, gelangen sie auch unabsichtlich in verschiedenste Produkte. Sie wurden zum Beispiel in Trinkwasser, Fisch, Fleisch und Eiern gefunden, aber auch in Orangensaft und Tampons.

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Welche verschiedenen PFAS gibt es?

Man unterscheidet unter anderem:Fluorpolymere oder Fluorkunststoffe: Der berühmteste Vertreter ist Polytetrafluorethylen, Handelsname Teflon (DuPont). Fluorpolymere sind chemisch eher inaktiv, ähnlich wie andere Kunststoffe – sofern sie keine Emulgatorenreste enthalten und nicht überhitzt werden. Sie stecken unter anderem in Beschichtungen von Pfannen und Backformen, in Dichtungen, Kabelisolierungen und Membranen für Wetterjacken. Auch in Batterien und Brennstoff- und Elektrolysezellen, etwa für die Wasserstoffproduktion, sind sie enthalten, sowie in Filtermaterialien, medizinischen Schläuchen und Implantaten.

PFAS-Emulgatoren: Sie werden vor allem benötigt, um die langen Ketten der Fluorpolymere aufzubauen. Zu ihnen zählen etwa die bereits verbotenen Säuren PFOA (Perfluoroktansäure) und PFOS (Perfluoroktansäure) und deren Ersatzstoffe, zum Beispiel GenX (Handelsname). PFOA und PFOS sind über die Stockholm Konvention mittlerweile verboten. GenX und andere stehen auf der Liste der besonders besorgniserregenden Stoffe der EU-Chemikalienverordnung REACH.

Polymere mit fluorierten Seitenketten: Diese Polymere tragen an ihrer Kohlenstoff-Wirbelsäule etliche weitere Kohlenstoffketten, an denen dann die Fluoratome gebunden sind. Diese Ketten wirken wie chemische Spikes, die den Abperleffekt noch strukturell verstärken.  Diese Polymere werden als Imprägniermittel genutzt, etwa für Teppiche, Sofastoffe oder Schuhe. Auch Burgerpapiere oder Pizzakartons können damit beschichtet sein. Außerdem stecken sie in Skiwachs und Fahrradkettenfett und anderen Schmierstoffen. Sie gelten als problematischer als die Fluorpolymere, da sie ihre Seitenketten verlieren können. Und die sind wiederum mit den gesundheitlich bedenklichen PFAS-Emulgatoren (siehe vorheriger Absatz) verwandt.

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F-Gase: Diese PFAS stecken als Kältemittel zum Beispiel in den Kühltheken der Supermärkte, in Wärmepumpen und Autoklimaanlagen.

Sonderfall TFA: Die Trifluoressigsäure (TFA) ist die kleinste und mobilste PFAS-Variante und ein Abbauprodukt vieler anderer. TFA ist sehr mobil und lässt sich nur schwer aus Trinkwasser herausfiltern.

Sind PFAS gesundheitsschädlich?

PFAS wirken in der Regel nicht akut giftig, aber von einigen Vertretern dieser Stoffgruppe ist bekannt, dass sie sich im Körper anreichern und dann das Immunsystem schwächen, zu Adipositas beitragen, den Fettstoffwechsel stören, die Fruchtbarkeit beeinträchtigen und das Geburtsgewicht von Neugeborenen mindern können. Auch Wirkungen auf die Gehirnentwicklung, Leber- und Nierenschäden und Krebserkrankungen, etwa Hodenkrebs, werden mit PFAS-Vertretern wie PFOA und PFOS in Verbindung gebracht. PFOA und PFOS werden seit 2023 als erwiesenermaßen beziehungsweise wahrscheinlich krebserregend eingestuft.

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PFAS-Auswirkungen auf den Körper.

(Grafik: MIT Technology Review)

Fluorkunststoffe oder „Fluorpolymere“, wie sie in Bratpfannen oder medizinischen Implantaten stecken, sind weniger bedenklich. Wie andere Kunststoffe haben die Moleküle üblicherweise keine chemisch aktiven Gruppen. Sie binden dann nicht an Rezeptoren von Körperzellen, wo sie potenziell schädliche Prozesse in Gang setzen könnten. Eine direkte Gesundheitsgefahr geht daher in der Regel nicht von ihnen aus – vorausgesetzt, sie enthalten keine Verunreinigungen aus der Produktion und werden nicht überhitzt. Zerfallen Fluorpolymere in winzige Mikro- oder Nanopartikel, können sie – wie jedes Mikro- oder Nanoplastik – durchaus in biologische Zellen eindringen, mit derzeit unbekannten Folgen. Das größte Problem der Fluorpolymere: Für ihre Herstellung werden meistens andere, potenziell gesundheitsschädliche – da PFOA-ähnliche – PFAS genutzt.

Von den allermeisten PFAS ist schlicht unbekannt, welche Wirkung sie in der Umwelt oder im Körper haben.

Sterben Menschen durch PFAS?

Dazu gibt es keine validen Studien. Eine vom Nordischer Rat, dem Zusammenschluss vor allem skandinavischer Länder, initiierte Untersuchung zu den sozioökonomischen Folgen von PFAS kommt zu der Schätzung, dass in der EU jedes Jahr mehr als 12.000 Menschen im Zusammenhang mit einer hohen PFAS-Belastung sterben.

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Wie nehmen Menschen PFAS auf?

PFAS werden hauptsächlich über Getränke und Lebensmittel aufgenommen. Die Stoffe sind aber auch in der Luft und im Hausstaub enthalten. Manche PFAS reichern sich im Körper im Fettgewebe und in Organen an, auch in Muttermilch. Dazu zählen zum Beispiel PFOA (Perfluoroktansäure) und PFOS (Perfluoroktansulfonsäure), die bisher am besten untersuchten und bereits regulierten Vertreter der Stoffgruppe.

Laut Umweltbundesamt (UBA) stecken PFAS im Blut fast aller Menschen, auch in Deutschland. In einem bundesweiten Monitoring stellte das UBA-Team hohe PFOA-Belastungswerte in Blutproben von Kindern und Jugendlichen fest. So hoch, dass bei jedem fünften Probanden „gesundheitliche Schäden nach heutigem Wissensstand nicht mehr ausreichend sicher auszuschließen sind“. Und zwei bis drei Prozent der Blutproben waren derart mit der Chemikalie PFOS belastet, dass gesundheitliche Wirkungen „durchaus zu erwarten sind“. Ein europäisches Biomonitoring kommt zu ähnlichen Ergebnissen. Die ersten Ergebnisse dazu lagen schon vor 15 Jahren vor.

Wie gelangen PFAS in die Umwelt?

PFAS lösen sich aus Produkten wie Skiwachs oder Kettenfett, beim Waschen aus Textilien oder Schmierstoffen von Baumaschinen. Lange Zeit wurden sie in großen Mengen auch bei der Brandbekämpfung im Löschschaum versprüht.

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Die Fluorchemikalien werden zudem aus Fabrikschloten in die Luft gepustet und mit Industrieabwässern in die Flüsse gespült. Kläranlagen halten sie nicht komplett auf. Wie viel PFAS aus Müllverbrennungsanlagen und Fabrikschornsteinen in die Luft abgegeben wird, wurde noch nicht systematisch untersucht.

Mittlerweile finden Forscher PFAS überall auf der Welt, sogar in der Antarktis und im tibetanischen Hochland. Sie fallen zum Beispiel mit dem Regen vom Himmel. Die Belastung mit bereits regulierten Vertretern der Stoffgruppe wie PFOA und PFOS geht zwar tendenziell zurück, dafür werden vermehrt andere Fluorchemikalien gefunden.

Eine aktuelle Studie des Umweltbundesamtes stellt auch Anreicherungen von PFAS in Recyclingprozessen fest, etwa von Papier und Textilien.

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Wege der PFAS

(Grafik: MIT Technology Review)

Warum sind PFAS in der Umwelt ein Problem?

Weder Sonnenlicht noch Mikroorganismen können der chemischen Bindung zwischen den Kohlenstoff- und Fluoratomen in PFAS etwas anhaben. Sie zählt zu den stabilsten überhaupt. Die Substanzen bleiben für Jahrzehnte oder Jahrhunderte in der Umwelt, reichern sich dort an – und damit auch in der Nahrungskette. Jeder neue PFAS-Eintrag in Böden, Flüsse und in die Luft addiert sich zur bereits bestehenden Belastung, die stetig steigt. Die Fluorchemikalien werden deshalb auch als „persistent“ oder „Ewigkeitschemikalien“ (“Forever Chemicals”) bezeichnet.

Was genau bedeutet “persistent”?

Persistente Chemikalien bleiben sehr lange in der Umwelt und verteilen sich dort.

Neben PFAS zählen zum Beispiel auch das Insektizid DDT oder Polychlorierte Biphenyle, „PCB“, die unter anderem als Flammschutzmittel in Elektronikprodukten dienten. Diese Stoffe sind über das praktisch weltweit gültige Stockholm-Protokoll schon seit Jahrzehnten verboten. Dennoch findet sie man auch heute noch in der Umwelt und im Körper fast aller Menschen.

Können PFAS wieder aus der Umwelt herausgeholt werden?

Haben sich PFAS großräumig in Böden, Gewässer und in der Luft gelangt, ist es praktisch unmöglich, sie komplett wieder zu entfernen. Um Menschen und Tiere lokal zu schützen, helfen lokal begrenzte Maßnahmen, etwa das Trinkwasser zu reinigen und so den Schaden in Grenzen zu halten. Um zusätzlich Grundwasserkontamination zu vermeiden, können belastete Böden gewaschen, Wände ins Erdreich gebaut werden und belastetes Wasser durch Pumpen vom umliegenden Gewässer ferngehalten werden. Diese Methoden sind allerdings sehr teuer.

Welche Grenzwerte gelten für PFAS?

Die Leitwerte für die PFAS-Belastung in der Umwelt, in Trinkwasser und Lebensmitteln sind in den letzten Jahren drastisch gesenkt worden, zum Teil um mehr als das Tausendfache und damit so weit, dass die gefundenen Mengen in Umweltproben vielerorts darüber liegen. Die strengsten Richtwerte für PFAS in einem einen Liter Trink- oder Seewasser weltweit liegen heute im Bereich von Milliardstel bis Millionstel Milligramm.

Für Lebensmittel hat die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit neue Höchstwerte für jene vier PFAS-Vertreter (PFOA, PFOS, PFHxS und PFNA) festgelegt, die aktuell zusammen rund 90 Prozent der Belastung ausmachen. Die Werte werden für Produkte wie Eier, Fleisch oder Fisch vom sogenannten TWI-Wert abgeleitet. Danach sollte ein Mensch in Summe nicht mehr als 4,4 Nanogramm (Milliardstel Gramm) dieser PFAS pro Kilogramm Körpergewicht aufnehmen. Laut Bundesinstitut für Risikoforschung überschreitet etwa jeder zweite Deutsche diesen Richtwert.

Für Trinkwasser gilt laut EU-Verordnung ab 2026 ein Höchstwert für eine Summe der Konzentrationen von 20 bestimmten PFAS von 0,10 Mikrogramm pro Liter und ab 2028 zusätzlich ein Grenzwert für die vier oben genannten PFAS von 0,02 Mikrogramm pro Liter.

Was unternimmt die Politik?

Fünf Länder haben einen Vorschlag eingebracht, die PFAS-Stoffgruppe als Ganzes zu regulieren: Deutschland, die Niederlande, Dänemark, Schweden und Norwegen. Produkte und Prozesse, für die es schon PFAS-freie Alternativen gibt, sollten nach Inkrafttreten entsprechender Vorgaben innerhalb von 18 Monaten verboten werden, zum Beispiel mit PFAS beschichtete Pfannen, Skiwachs, Kosmetik oder Kettenfett. Für Anwendungen, für die Alternativen noch etabliert oder gefunden werden müssen etwa für medizinische Implantate – könnten Übergangsfristen von bis zu 13,5 Jahren gelten.

Den verschiedenen Übergangsfristen und Ausnahmen liegt ein Ansatz zugrunde, der im Montreal-Protokoll zum Verbot von Stoffen, die der Ozonschicht schaden, festgeschrieben wurde. Das Protokoll unterscheidet zwischen essenziellen und nicht-essenziellen Anwendungen. Eine Anwendung ist danach essenziell, wenn sie für die Gesundheit oder Sicherheit erforderlich oder für das Funktionieren der Gesellschaft kritisch ist und es keine gesundheitlich und ökologisch bessere Alternative gibt.

Auf den Vorschlag hin gingen mehr als 5.600 Stellungnahmen ein, vor allem aus der Industrie und deren Lobbyverbänden. Die Einwände werden gerade in den zuständigen EU-Gremien thematisch nach Anwendungsgebieten beraten. Bis aus dem Vorschlag eine Verordnung wird es voraussichtlich noch ein paar Jahre dauern.

Wie kann ich mich (und andere) vor Gesundheitsschäden durch PFAS schützen?

Ein Schutz durch eigenes Handeln ist den Behörden zufolge kaum möglich. Generell hilft es aber, regelmäßig zu lüften und feucht zu wischen, um die Schadstoffbelastung zu senken. Zudem gilt: Alle PFAS, die nicht produziert werden müssen, machen auch andernorts keine Probleme, zum Beispiel für Menschen, die bei Produktions- oder Verarbeitungsfabriken mit einem schlechten Umweltmanagement leben.

Bei manchen Produkten ist es recht einfach umzusteigen, indem man Pfannen aus Eisen oder Edelstahl benutzt, unbeschichtete Backformen und dergleichen. Cremes oder Wetterjacken ohne PFAS sind schon lange erhältlich. Auch bei Schuhspray, Skiwachs und Kettenfett gibt es fluorfreie Alternativen.  Allerdings ist von außen oft nicht zu erkennen, ob PFAS enthalten sind oder nicht. Beim Recherchieren am Supermarktregal können Schadstoff-Apps helfen.

Welche Kosten verursacht die Umweltverschmutzung mit PFAS?

Dazu gibt es bisher nur Schätzungen. Der Nordische Rat, ein Zusammenschluss vor allem skandinavischer Staaten, beziffert die gesundheitsbezogenen Folgekosten der Umweltverschmutzung mit PFAS im Europäischen Wirtschaftsraum auf 52 bis 84 Milliarden Euro im Jahr. Auf ähnliche Zahlen kam jüngst ein Team der New York University für die USA, mit Kosten zwischen fünfeinhalb und mehr als 60 Milliarden Euro für Therapien, Medikamente und Arbeitsausfälle. Für die Trinkwasserreinigung, das Management von belastetem Grundwasser, die Deponierung oder das Waschen von kontaminierten Böden kommen weitere Milliarden pro Jahr hinzu.

Was sagt die Industrie?

Industrieverbände wehren sich gegen die Pläne, die ganze Stoffgruppe PFAS zu regulieren. Sie warnen vor dem Verlust von Wettbewerbsfähigkeit, Innovationskraft und Arbeitsplätzen. PFAS sollten auch weiterhin einzeln zu möglichen Schadwirkungen bewertet werden, fordert etwa der Bundesverband der deutschen Industrie (BDI) in einem Positionspapier. Der Verband der deutschen Kunststoffindustrie pro-K wie auch internationale Hersteller fordern, die Fluorkunststoffe von einer PFAS-Regulierung auszunehmen. Sie richteten keine Gesundheitsschäden an und könnten mehrheitlich ohne bedenkliche PFAS hergestellt werden. In vielen Anwendungen gibt es laut Lobby keine tauglichen Alternativen.

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