Schmierstoffe Gefahr PFAS im Schmieröl: Wie reagieren?

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Die fluorierten Alkylsubstanzen „PFAS“ belasten Mensch und Umwelt, finden sich aber in zahlreichen Produkten – darunter auch in Schmierstoffen. Wie wird der Einsatz reguliert und was ist zu tun? Die Chemie-Technik GmbH gibt Handlungsempfehlungen.

Die Stoffgruppe „PFAS“, also per- oder polyfluorierten Alkylsubstanzen, ist aus dem Alltag bekannt: Sie sorgen dafür, dass Outdoorkleidung wasserabweisend ist oder an Kochgeschirr kein Schmutz oder Fett haftet. Sie wird aber auch in Pflanzenschutzmitteln oder Schmierstoffen eingesetzt.

Was versteht man also unter PFAS? Es handelt sich in erster Linie 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. Diese Stoffe haben keinen natürlichen Ursprung, sondern werden seit 1950 ausschließlich künstlich hergestellt.

PFAS sind problematische Stoffe. Sie haben eine außergewöhnlich hohe chemische Stabilität. Das bedeutet: 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.

Welche Rolle spielen PFAS in Schmierstoffen?

PFAS kommen in Schmierstoffen hauptsächlich in zwei Formen vor:

• Perfluorpolyether (PFPE): Das 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/-fette für Lebensdauerschmierungen prädestiniert. Sie sind nicht brennbar, strahlungsresistent und weisen eine universelle Materialkompatibilität insbesondere mit Kunststoffen auf. 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 zurzeit durch keine andere Schmierstoffgruppe abgebildet.

• Polytetrafluorethylen (PTFE, Handelsname: Teflon): 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. Es verbessert die Schmiereigenschaften bei Grenz- und Mischreibungszuständen signifikant, 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 werden PFAS heute und zukünftig reguliert?

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.

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

b) In einigen US-Bundesstaaten gibt es verschiedene Verbotsinitiativen, die sich im Moment hauptsächlich mit Endverbraucheranwendungen (z. B. Verpackungen, Kochgeräte, Textilien) beschäftigen. Weitere Verbote sind bis 2028 geplant; eine Ausweitung ist wahrscheinlich.

c) Die große Gruppe aller PFAS-Verbindungen soll künftig durch eine Gesetzesinitiative der EU reguliert werden. Der entsprechende Vorschlag für eine Beschränkung wurde im April 2020 durch mehrere europäische Länder vorgestellt und in der Folgezeit mit beteiligten Akteuren diskutiert. 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 EU-Gremien wird das Inkrafttreten der Verordnung für 2025 oder 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:

• PFPE-Schmierstoffe: 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: 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 (z. B. 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 eventuell auch durch neue Bestimmungen aus dem Bereich Mikroplastik reguliert werden.

Da neben der Industrie auch die verschiedensten 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.

Durch die kommenden PFAS-Regulierungen reagieren nach und nach auch die Anbieter: So reduzieren im Vorgriff auf einen schrumpfenden Markt für PFAS die ersten Unternehmen Geschäftsaktivitäten bzw. ziehen sich aus dem Markt zurück (Beispiel 3M). Als Rückkopplungseffekt wird es wahrscheinlich zu Einschränkungen in der Rohstoffverfügbarkeit und Rohstoffvielfalt kommen. Die weitere Entwicklung des Preisniveaus von PFAS ist unsicher.

Was bedeutet dies für Ihre Schmierstoffe?

• Prüfen Sie Ihre Schmiermittel auf PFAS! Kontaktieren Sie hierzu Ihre Lieferanten!

• Prüfen Sie die Anwendungen bei PFAS-haltigen Schmiermitteln!

• 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 zumeist in sehr speziellen Anwendungen eingesetzt werden, ist diese Bedingung vermutlich oft erfüllt. Die Kehrseite: Spezielle Anwendungen bzw. 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.

Aus Sicht des Herstellers Elkalub Hochleistungsschmierstoffe (Chemie-Technik GmbH) bringt der Restriktionsvorschlag massive technische Auswirkungen auf das Leistungsvermögen von Schmierstoffen mit sich. 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 werden also folgen.

Wie reagiert man als Schmierstoffhersteller auf die Situation?

Parallel zur genauen Beobachtung der gesetzlichen Veränderungen arbeitet Elkalub Hochleistungsschmierstoffe in Forschung und Entwicklung bereits aktiv und mit konkreten Ergebnissen an einem „Plan B“:

• Untersuchung von alternativen Rohstoffen und Verdickersystemen: Insbesondere 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.

• Test von PFAS-freien Alternativprodukten: Gemeinsam mit den ersten Kunden entwickeln wir bereits PFAS-freie Nachfolgeprodukte. Die Ergebnisse dienen als Basis für weitere Produkte und Anwendungslösungen.

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