パーフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質（PFAS）の理解

PFASは、高い化学的安定性と界面活性剤特性で知られる化学物質の一群であり、半導体製造、金属加工、潤滑剤製造など、さまざまな産業分野で広く使用されています。その独特の疎水性と撥油性により、PFASは加工プロセスの効率を高め、製品の品質を向上させるために不可欠と見なされています。しかし、その高い安定性と持続性は、環境や健康に対する重大な懸念を引き起こしています。

金属加工において、PFASは冷却および潤滑効果を改善するために、切削油や潤滑剤に界面活性剤として一般的に添加されます。PFASのフルオロカーボン鎖構造は、金属表面に安定した膜を形成することを可能にし、摩擦と摩耗を減少させることで、工具の寿命を延ばし、加工精度を向上させます。

例えば、ペルフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）やペルフルオロヘキサンスルホン酸（PFHxS）は、さまざまな金属切削油や潤滑剤の配合に広く使用され、耐錆性や潤滑特性を向上させています。さらに、これらの化合物は高温や高圧といった極端な条件下でも安定して存在することができ、航空宇宙や医療機器製造などの精密金属加工において特に重要です。

PFASの段階的廃止

金属加工や潤滑剤におけるPFASの使用は、環境や健康に潜在的なリスクをもたらします。これらの物質は非常に分解が難しく、生物蓄積性を持ち、廃水排出を通じて自然水域に入る可能性があります。金属加工で使用される廃液、切削液、冷却剤には、しばしば大量のPFASが含まれています。

適切に処理されない場合、これらのフルオロ化合物は土壌や地下水をさらに汚染し、生態系や人間の健康に脅威を与える可能性があります。研究によると、PFASは人間の内分泌系を乱し、癌、免疫系の障害、生殖問題など、さまざまな健康問題と関連しています。

PFASの環境への影響に関する世界的な懸念が高まる中、多くの国や地域がこれらの化合物に対する規制を厳しくし始めています。アメリカ合衆国環境保護庁（EPA）は、PFOS、ペルフルオロオクタン酸（PFOA）、およびその誘導体を有害物質規制法の下にリストアップし、産業プロセスでの使用を減少させるか、代替品を探すことを求めています。

欧州連合は、ストックホルム条約の下でさまざまなPFAS物質の使用に厳しい制限を課し、環境や健康への影響を最小限に抑えています。これらの規制措置は、金属加工業界にPFASフリーの代替品や、より環境に優しい切削油および潤滑剤の配合を求める動機を与えています。

金属加工におけるPFASフリー潤滑剤

金属加工用潤滑剤の製造において、PFASフリーの代替品が注目を集めています。 これらの代替案はPFASの使用を減少または排除することを目的としており、環境汚染のリスクを低下させます。 植物由来の潤滑剤や合成エステル潤滑剤などの代替技術は、同様の防錆性と潤滑性を提供するだけでなく、より優れた生分解性と環境適合性も持っています。 しかし、これらの代替案のコストと技術的要件は依然として課題であり、さまざまな産業アプリケーションにおける性能と安定性を確保するために、さらなる研究と開発が必要です。

金属加工廃水の処理において、凝集、沈殿、酸化還元反応などの従来の物理的および化学的処理方法は、PFASを完全に除去するには効果的ではありません。 最近の研究では、先進的酸化プロセス（AOP）、膜ろ過、吸着技術（例：活性炭や樹脂吸着）などの先進的な処理技術が、これらの持続性有機汚染物質を除去する際により高い効率を提供することが示されています。 しかし、これらの技術の適用は、コスト、エネルギー消費、運用要件を考慮する必要があり、さらなる最適化と検証が必要です。

金属加工や潤滑剤におけるPFASの使用は、産業パフォーマンスにおけるその利点を強調しますが、同時に環境や健康へのリスクももたらします。環境意識が高まり、規制が厳しくなる中で、業界はPFASの使用を削減し、代替品を模索し、廃水処理技術を改善する圧力に直面しています。将来的には、金属加工における革新は効率と環境要件のバランスを取る必要があり、持続可能な産業の変革を促進することが求められます

◆ 引用元: Springer Nature

◆ 出典: https://rdcu.be/dSOkJ