Schmierstoffe kommen in vielen Industrien und Anlagen zum Einsatz. (Bild: Oli_ok – stock.adobe.com)
Der Begriff PFAS meint per- oder polyfluorierte Alkylsubstanzen. Alkyle bestehen aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, bei PFAS sind abhängig von der konkreten Substanz die Wasserstoffatome ganz oder teilweise durch Fluoratome ersetzt. Die Stoffgruppe umfasst mehr als 10.000 Einzelsubstanzen, deren genaue Zahl nicht bekannt ist. PFAS haben keinen natürlichen Ursprung, sondern werden seit 1950 ausschließlich künstlich für einen breiten Einsatzbereich hergestellt – die Substanzen befinden sich in einer Vielzahl von Industrieanwendungen und Endverbraucherprodukten.
Da PFAS eine außergewöhnlich chemisch stabil sind, ist der natürliche Abbau langsam, unvollständig oder gar nicht möglich. Darum reichern sich die Verbindungen weltweit in der Natur, in Tieren oder dem Menschen an. Wo die Substanzen in Deutschland produziert und eingesetzt werden, erfahren Sie in unserer interaktiven Karte:
Welche Rolle spielen PFAS in Schmierstoffen?
PFAS kommen in Schmierstoffen hauptsächlich in zwei Formen vor: Perfluorpolyether (PFPE) und Polytetrafluorethylen (PTFE, Handelsname Teflon).
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/-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 eingesetzt, um dünnste Schmierfilme für Elektrokontakte zu erzeugen. Insgesamt handelt es sich bei PFPE-Fetten und -Ölen um teure, aber äußerst leistungsfähige Schmierstoffe. Ihre Eigenschaften werden zur Zeit durch keine andere Schmierstoffgruppe abgebildet.
PTFE wird als mikronisiertes Pulver oder als Dispersion bei der Schmierstoffherstellung verwendet. In höheren Konzentrationen wird es als Verdicker beispielsweise in PFPE-Ölen oder in Silikonölen, in niedrigeren Konzentrationen als Schmierstoffadditiv oder Hilfsverdicker eingesetzt. PTFE verbessert 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.
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.
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 momentan hauptsächlich mit Endverbraucheranwendungen wie Verpackungen, Kochgeräten und Textilien beschäftigen. 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.
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:
- 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.
- 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 wie PTFE-haltige Fahrradkettenöle und geräuscharme Schmierstoffe in Kraftfahrzeugen 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 Bereichen könnte PTFE-Pulver unter Umständen auch durch neue Bestimmungen aus dem Bereich Mikroplastik reguliert werden.
Neben der Industrie nehmen auch verschiedene Umwelt- und Naturschutzverbände an den Konsultationen teil, darum 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 kommt es außerdem zu Reaktionen auf der Anbieterseite. Im Vorgriff auf einen schrumpfenden Markt für PFAS reduzieren erste Unternehmen Geschäftsaktivitäten wie das Beispiel 3M zeigt oder ziehen sich aus dem Markt zurück. Als Rückkopplungseffekt wird es höchstwahrscheinlich zu Einschränkungen in der Rohstoffverfügbarkeit und Rohstoffvielfalt kommen; die weitere Entwicklung des Preisniveaus von PFAS ist unsicher.
Was bedeutet das PFAS-Verbot für Schmierstoffe?
Der Schmierstoffhersteller Chemie-Technik rät Anwendern ihre Schmiermittel auf PFAS zu prüfen, indem sie ihre Lieferanten kontaktieren. Im nächsten Schritt sollten die Anwender bei PFAS-haltigen Schmiermitteln prüfen. 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 oder Anwendungsbedingungen erfordern erhöhte oder längere Entwicklungsaufwände für ein gleichwertiges PFAS-freies Austauschprodukt oder eine geänderte Konstruktion. Das Fraunhofer LBF hat kürzlich ein Projekt für die PFAS-Substitution gestartet, für das es noch Industriepartner sucht.
Bei Schmierstoffen, die PTFE als Additiv enthalten, werden die Einsatzbedingungen darüber entscheiden, wie lang die Übergangsfrist ist. Bei unkritischen Anwendungen oder wenn der Markt bereits PTFE-freie Alternativen bereithält, könnte es auf die kurze Übergangsfrist von 18 Monaten hinauslaufen. Für diese Kombination ist es aktuell am dringendsten, über alternative Produkte oder Produktstrategien nachzudenken.
Aus Sicht des Schmiermittelherstellers Chemie-Technik bringt der Restriktionsvorschlag massive technische Auswirkungen auf das Leistungsvermögen von Schmierstoffen mit sich. Eine ähnliche Situation findet sich bei den fluorhaltigen Kunststoffmaterialien, 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.
Der Schmierstoffhersteller Chemie-Technik beobachtet die gesetzlichen Veränderungen und arbeitet in Forschung und Entwicklung bereits an einem Plan B, indem er alternative Rohstoffe und Verdickersysteme untersucht. 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.
Gemeinsam mit Anwendern entwickelt der Hersteller bereits PFAS-freie Nachfolgeprodukte. Die Ergebnisse dienen als Basis für weitere Produkte und Anwendungslösungen. Prinzipiell gilt: Es gibt keine Standardlösungen. Anwendungen und Produkte sind zu unterschiedlich und erfordern eine anwenderspezifische Betrachtung.
