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Mar 19, 2023

ピザの箱の問題 — そしてそれがテフロンから麻薬に至るまであらゆるものを破壊する可能性がある理由

Paul Haney 26 aprile 2023 Sembra innocuo nella tua mano;

ポール・ヘイニー 2023 年 4 月 26 日

私の手には無害に見えますが、禁止を求める声は高まっています。 マンハッタン計画のために作られた技術が使われているのかもしれないが、手に持った感じでは兵器とは思えない。 非常に不自然な素材が含まれているにもかかわらず、自然な感じがします。 開けるときはまったく警戒していません。 手を伸ばしてスライスを掴みます。 私はピザが大好きです。

ピザはマンハッタン計画よりも前から存在しました。 技術的にはピザに問題はありませんが、問題は箱です。 ピザ箱用の段ボールにフッ素樹脂を使用し、油汚れや蒸気に強い段ボールを実現しました。 5 年前であれば、ほぼ確実に、ペルフッ素化またはポリフッ素化アルキル物質、PFAS が使用されていたでしょう。 一部の州では現在、ピザの箱などでのPFASを禁止している。 私はそれらの州のどれにも属していません。 私の手にある箱がPFASを使用しているかどうかはわかりません。

PFAS は当初、ホットスポットにおける健康上の懸念として特定されました。 製造業や消防活動における PFAS の集中使用によって最も一般的に汚染されているこれらのホットスポットを示すマーカーを備えた地図が多数あります。 紙への使用による広範な汚染の認識は、最終的に禁止が勢いを増す引き金となる可能性があります。

PFAS は厳しい監視下にあり、完全禁止を求める声が大きくなり、一般的になってきています。 同時に、事態をややこしくしているだけですが、PFAS には少なくとも 9 つの競合する定義があります。 1 つ確かなことは、それらは今やどこにでも存在するということです。 食品の包装紙、ボトル入り飲料水、トイレットペーパー、食品、化粧品、スキーワックス、またはその他の製品に懸念すべきレベルの物質が検出されたという報告を聞かない日はほとんどありません。

歴史を振り返ると、私たちがどのようにしてこの点に到達したかがわかります。 これは、困難な課題を克服し、驚くべき研究開発の努力を描いた物語です。 それはイノベーションの物語であり、発明が実践される物語です。 困難な課題を解決していく物語です。 これは傲慢の物語でもあり、誤った信念によって引き起こされた行動の物語でもあります。

PFASの始まりマンハッタン計画チームは、核分裂性ウランを生成するためにガス拡散を利用した。 六フッ化ウラン、UF6 は、当時知られていた唯一のガス状ウラン化合物でした。 UF6 の取り扱いは、かつても今も困難な作業です。 これは多くの一般的な建築材料に対して腐食性があり、水分を放出するHFと反応します。 この厄介な物質を扱う任務を負ったマンハッタン計画の科学者たちは、フルオロカーボンポリマー、流体、ワックスを急速に開発しました。

戦後、3M とデュポンの化学者は新しい化合物の合成に熱中しました。 高フッ素化材料のユニークな特性により、用途は爆発的に増加しました。 多くの新しいアプリケーションは不活性を利用しました。 多くの人はそうではありませんでした。 私たちは皆、油と水は混ざらないことを学びました。 物は油を好むか、水を好むかのどちらかです。 高度にフッ素化された材料も好まれないことがわかりました。 彼らは石油にも近づきたくないし、水にも近づきたくないのです。 この特性により、さまざまな用途で魅力的な製品となりました。

高フッ素化材料は、自然界で作られたものとは異なり、完全に人工的なものです。 彼らの安定性は驚くべきものです。 環境や生物学的システムによって分解されることはありません。 その驚くべき安定性により、フルオロカーボンは安全である以上に無害であると定義されました。 環境放出は安全だったので大丈夫でした。 材料が安全であるため、消費者製品への配置は問題ありませんでした。 当初は顕著な利点とみなされていましたが、安定性に問題があることが認識されるようになりました。

ストックホルム条約は、合成物質の残留がリスクであることを認識しています。 過フッ素化 C8 化合物の生産は、戦争から 1990 年代にかけて爆発的に増加しました。 1968 年は、人間の血液中に残留するフルオロカーボン種が初めて報告された年です。 世界の多くの地域で 50 年以上前に暴露の証拠が残されています。 使用中の爆発は、部分的には、これらの不活性物質が生物学的に無害であるという仮定に基づいていました。 2000 年までに状況は変わりました。 暴露と相関する肝臓の変化に関する報告が公表された。 化合物は、2000 年に 3M によって、2006 年には他の米国の製造業者によって自主的に市場から削除されました。 2022年の全米アカデミーの報告書では、曝露による6つのマイナスの健康影響が明らかに示唆されている。 健康と環境への影響についての私たちの理解は、これらの物質が環境中のどこに存在するかについての理解と同様に、深まり​​続けています。

安定しているだけでなく耐性もあるマンハッタン プロジェクトは、攻撃的で腐食性の物質に対する安定性と耐性を重視しました。 しかし、フロン類は安定性とは関係のない特性によりピザの箱に入っています。 官能化フルオロカーボンをパルプに添加すると（たとえ 1% 程度であっても）、ボール紙が油と水の両方をはじくようになります。 それらの使用は安定性とは何の関係もありません。 紙の耐油性と耐水性を高めます。 コート紙にも使用されており、塗布時にコーティングが沈みすぎるのを防ぎます。 それを理解しましょう。

PFAS の最も価値の低い用途の 1 つは、フッ素化学物質の最大の単一市場に成長しました。 ほとんどの PFAS が使用される場所では、1 回使用したら廃棄する予定だった紙が使用されており、残る可能性があります。 製紙工場は高レベルの PFAS 汚染が見られる場所の 1 つですが、バイオソリッドや堆肥中に存在することから、紙が広範な低レベル汚染の主要な発生源であることがわかります。 PFAS は、かつては高レベルが検出された場所でのみ懸念されていました。 2つのことが起こりました。 分析化学者がより多くの場所を調べるにつれて、PFAS はより多くの場所で発見されます。 それらはほとんどどこにでもあります。 同時に、懸念のレベルは100万分の1から1000億分の1に低下しました。

布地コーティングは、布地を汚れや耐水性にするもので、紙コーティングと似ています。 非常に低レベルで布地に適用すると、特性が大幅に変化します。 高レベルのフルオロカーボンは、繊維、皮革、紙の製造に関連しています。 フルオロカーボンフォームは可燃性液体火災を驚くほどよく消火します。 高フッ素加工により水も油もはじきます。 可燃性液体に適用すると、可燃性蒸気の発生を抑制します。 それらで作られた泡は火災を急速に鎮火し、再燃を防ぎます。 製油所、空港、軍事基地での使用により、非常に高いレベルの汚染が発生しました。 これらの同じ材料、特に PFOS および PFOA と呼ばれる C8 材料も、ポリマーの製造における加工助剤として使用されました。 フッ素ポリマーの製造に伴う汚染も、いくつかの大きな環境問題を引き起こしています。 PFAS による健康への悪影響は、深刻な地下水汚染のあるフルオロカーボンポリマー製造現場近くの住民で明らかになりました。 フルオロカーボンポリマーを継続的に使用するには、この遺産を克服し、フルオロカーボンポリマーが環境への排出を伴わずに製造できることを示す必要があります。

これらの主要な用途に加えて、多くのマイナーな用途があります。 これらはコーティングで一般的であり、金属メッキで使用されます。 これらは浸漬伝熱流体であり、基板と相互作用せずに熱を除去するのに効果的です。 これらは蒸気脱脂剤として使用され、不燃性で安全であると考えられています。 疎水性や皮膜形成能などの特性が求められる化粧品に使用されます。 PFAS により、製品の適用が容易になり、耐久性が向上します。 これらの使用はすべて、潜在的な暴露とほぼ確実な環境放出の原因となります。 PFAS は、環境に少なくともある程度の放出がある方法で使用されます。

エッセンシャルは現在、PFAS の一部の使用を説明するため、および禁止に対する議論として適用されている言葉です。 一部のアプリケーションを禁止すべきだと主張するのは簡単です。 ピザボックスには他にも技術があります。 布地や革の保護にも同じことが当てはまります。 化粧品は不要不急のバケツにしっかり入っているようです。 ただし、PFAS が使用されている分野では、代替品がすぐに明らかではありません。

工業研究所での私の最初のプロジェクトは、酸化滴定を自動化することでした。 私は、バイトン O リングでシールされたサファイア窓を備えた Kynar 製のセルを使用しました。 試薬は PTFE バルブによって制御され、Tefzel フェラルでセルに密閉された FEP チューブを通ってセルに流入しました。 テフロンコーティングされたスターラーにより完全な混合が保証されます。 管ねじ部はテフロンテープで潤滑しました。 Kynar、ポリフッ化ビニリデンは、PFAS の禁止とともに消滅するでしょう。 テフロン（ポリテトラフルオロエチレン[PTFE]）、バイトン（フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体）、FEP（ヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンの共重合体）、テフゼル（エチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体）も同様です。 PFAS のすべての実用的な定義には、フルオロカーボン ポリマーが含まれます。

1990 年代に可能であったものは、PFAS 後のポリマーの世界では構築不可能になります。 すべてのポリマーは禁止されるだろう。

他の多くのポリマーも PFAS です。Gore-Tex (延伸 PTFE)、Neoflon (ポリクロロトリフルオロエチレン、以前は Kel-F として販売されていた)、Krytox グリース (ポリヘキサフルオロプロピレンオキシド) などがすべて禁止されます。 ナフィオン膜 (スルホン化ポリフルオロエチレン) は、化学産業、燃料電池、膜電解装置の基礎となる塩素アルカリ プロセスを可能にします。 私はこれを、電極バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを含むリチウムイオン電池を搭載したラップトップで書いています。半導体はおそらく PFAS 熱媒液で処理されており、メインボードは温度安定性を利用したベーパーリフローはんだ付けではんだ付けされていると思われます。不燃性のフロン類。 PFAS が禁止されれば、すべてにバイバイ。

ポリマーのメーカーは禁止に反発している。 彼らは、ポリマーは健康上の問題を引き起こすには大きすぎるし、分解してより小さく摂取可能なPFAS種を作ることはないと主張している。 ポリマーによってもたらされる危険は小さく、リスクに見合った価値以上の利点があります。 歴史的な製造業者が不用意に PFAS を放出しました。 メーカーによれば、もうそうではありません。 排出は削減されるか、削減される可能性があります。

ポリマーとは対極にあるのは、医薬品や農薬に使用される、より軽度にフッ素化された小分子です。 現在広く使用されている化合物が数多くありますが、PFAS の定義によっては、禁止する人もいれば、PFAS ですらないと主張する人もいます。 最も使用されている薬物の一部には過フッ素化アルキル基が含まれています。 プロザックはそうです。 この広く処方されている薬に関する数十年にわたる健康研究では、現在懸念されているPFASレベルと比べて血清レベルが高いにもかかわらず、PFASによる健康への影響は示されていない。

新型コロナウイルス治療薬パクスロビッドなどの新薬は、多くの定義によれば PFAS です。 広く使用されている農薬のジフルフェニカンやフルオピラムも同様です。 研究では、すべてが環境中で一時的なものであり、PFOA や PFOS などの PFAS で観察される生物濃縮は起こらないことが示されています。 環境運命は依然として研究課題です。 これは非常に明確な石化であり、炭素とフッ素の結合が壊れ、フッ素が無機フッ化物になりますが、起こらないか、非常にゆっくりとしか起こりません。 それは良くないね。 これは、自然が PFAS を別の PFAS に変換している可能性が高いことを意味します。 トリフルオロメチル基を持つ化合物に関する研究では、トリフルオロ酢酸の生成が示されています。 繰り返しになりますが、劣化とそれがもたらす危険性の両方をよりよく理解するには、さらなる研究が必要です。 過去 10 年間のほとんどの年で、フッ素系医薬品はすべての新規低分子医薬品登録の 4 分の 1 から 3 分の 1 を占めています。 農薬についても同様の数字です。 史上最も処方されている薬であるリピトールを含む、非常に人気のある薬の多くはフッ素化されています。 製薬化学者の道具箱からフッ素を取り除くことは悪影響を及ぼします。 ポリマーの場合と同様に、材料を必須と名付けて継続使用を許可したいと考える人もいます。 他の人は、これらをより高度にフッ素化されたPFASと一括りにすべきではないと主張する。 明確に正しい答えはありません。

私たちは良い状況にありません。 授業の内容について意見の相違がある場合に授業を禁止するという話は、確かに問題があります。 必需品の使用の免除を求める人々は、必需品の定義についての精査に直面することは確実だ。 フッ素ポリマーは、フッ素ポリマーのない世界を想像するのが難しいほど素晴らしい素材です。 すべての証拠は、ポリマーが良性であることを示しています。 メーカーは依然として、製造が同様に無害であり、PFAS を放出せずにポリマー製造が可能であることを証明する必要がある。 何十年もの使用にわたって安全性が証明された薬物は、協会によって禁止される場合があります。 潜在的な新しい治療法や新しい農薬は市場に投入されることはありません。 私たちが今ここにいるのは傲慢さのせいです。フッ素化学物質は不活性で安全であるという強い信念があったからです。 私たちは今後さらに改善しなければなりません。

ピザがなくなってしまった。 私は今、その意味を考えながら、その箱をどうするか決めかねています。 ピザの箱のような取るに足らないものに PFAS が広く使用されていることが、現在私たちが直面しているほぼ普遍的な汚染の原因となっているのは明らかです。 この汚染は、非常に有用な、さらには必須の材料や化合物さえも使用できなくなる可能性がある反応を引き起こしています。 私のピザの箱の中にPFASが存在する場合、他の誰かがそれを使用する決定を下したことになります。 箱の中のPFASの運命を決めるのは私の手です。 ごみ箱またはゴミ箱が利用可能なオプションです。

私はこれをワシントン DC で書いています。ここのゴミは、廃棄物発電施設か埋立地の 2 つの場所のいずれかに行きますが、その決定は私がコントロールできません。 廃棄物発電施設が PFAS を破壊できないという懸念すべき報告がある。 いくつかのデータは、彼らが実際に物質を環境に拡散させたことを示しています。 紙の繊維を循環経済に戻すリサイクルによって、PFAS はリサイクルの流れに組み込まれ、そこで構築され続けます。 PFAS が段ボールに存在するかどうかを判断するために実行できる定性テストがあります。 代わりに、箱を半分に引き裂きます。 半分はリサイクル、半分はゴミ箱に捨てられます。 2 つの悪い選択肢に直面した場合、私は両方を少し選択します。