PFAS フリーの堆肥化可能製品の進歩: 国際基準を満たす

導入

パーフルオロアルキル物質およびポリフルオロアルキル物質 (PFAS) は、化学的および物理的特性が大きく異なるフッ素化化学物質の大きなファミリーを構成します。 PFAS とその用途の数は長年にわたって拡大してきました。 2020 年の米国環境保護庁 (USEPA) の報告によれば、PFAS ファミリーには 12,000 以上の化学物質が含まれる可能性があると推定されています。

1950 年代以降、消費者や業界で一般的に使用されている多くの製品は、PFAS を使用して、または PFAS から製造されてきました。PFAS のユニークな物理的および化学的特性により、さまざまな製品に油、水、汚れ、土に対する撥水性、化学的および熱的安定性、および/または摩擦低減がもたらされます。これらの製品は、航空宇宙、半導体、医療、自動車、建設、エレクトロニクス、航空産業などのさまざまな産業、および消費者製品 (カーペット、衣類、家具、アウトドア用品、食品包装など)、および消防用途で使用されています。

化学物質の生産、製品の製造と使用、PFAS を含む廃棄物の処分に関連した潜在的な健康と環境への影響について、科学的、規制的、一般の人々の懸念が浮上しています。これらの懸念により、特定の長鎖パーフルオロアルキルカルボキシレート、長鎖パーフルオロアルカンスルホン酸塩、およびそれらの前駆体（広く生産され、一般的に使用され、最も研究されている 2 つの化合物であるパー​​フルオロオクタンスルホン酸塩を含む）などの特定の PFAS の使用を削減または代替する取り組みが行われています。酸（PFOS）およびペルフルオロオクタン酸（PFOA）。

PFAS は、PFAS を含む、または PFAS で処理された商業製品および消費者製品を作成するために、さまざまな製造プロセスおよび産業/商業用途で使用されています。このライフサイクル全体を通じて、さまざまな種類と量の PFAS が、製造廃棄物の流れ、漏洩排出、流出、PFAS 含有または処理された材料の廃棄、および消費者製品の一般的な損耗から環境に放出される可能性があります。

Data Bridge Market Researchは、高性能フッ素ポリマー市場は2022年から2029年の予測期間に7.50%のCAGRで成長すると分析しています。特にインドや中国などの新興国における高性能フッ素ポリマーの需要の伸びと、幅広いエンドユーザー用途での高性能フッ素ポリマーの使用の増加が、高性能フッ素ポリマー市場の成長に寄与する主な要因です。

研究の詳細については、次のサイトをご覧ください。 https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-high-performance-fluoropolymer-market

PFASフリーの堆肥化可能な製品

ポリフルオロアルキル化合物 (PFA) は、耐水性および耐油性の特性を持つため、さまざまな製品に使用されている人工化学物質のグループです。PFAS は 1950 年代から商業規模で生産されており、現在も生産が続いています。PFA は、環境中に残留し、人体への悪影響が懸念されているため、環境および健康に対する懸念が高まっています。一方、PFA を含まない堆肥化可能な製品は、特定の条件下 (通常は堆肥化環境) で、自然で無毒な成分に分解されるように設計されています。

さまざまな面での圧力を受けて、企業が食品包装に含まれるPFAS含有材料を放棄するにつれ、代替品を求める新たな状況が生まれつつあります。 1960 年代以来、食品医薬品局 (FDA) は、特定の食品と接触する用途での特定の PFAS の使用を認可しました。一部の PFAS は、非粘着性、耐グリース性、耐油性、耐水性を備えているため、調理器具、食品包装、食品加工に使用されています。食品と接触する物質がその使用目的に対して安全であることを確認するために、FDA は市場への認可前に厳格な科学的審査を実施します。 FAS は、材料の耐久性を高め、汚れや水に対する耐性を高めるために食品包装によく使用されます。しかし、これらの化学物質はさまざまな健康上の問題と関連しています。

こうした健康への影響を考慮して、さまざまなメーカーが、PFAS を一切添加せず、最も厳しい堆肥化基準に準拠した繊維や紙の食品包装などの PFAS フリー製品を開発しています。これらの製品は、BPI 認証堆肥化可能、CMA 認証堆肥化可能、または OK Compost TUV Austria 認証を取得しており、認証を受けるには意図的に PFAS を添加することはできません。これらの中には、PLA、PHA、竹、セロハン、紙、NoTree 紙の包装品などが含まれます。

グッド スタート パッケージングは​​、PFAS フリーの食品業界向けのさまざまなパッケージを提供しています。これらの製品は、カリフォルニア、ニューヨーク、ワシントン、バーモント州の包装禁止令に準拠しています。

微量の PFAS は、耐油性添加剤として製品の包装に使用することが FDA によって承認されています。米国のさまざまな州や他の地域がそれらを禁止し始めたため、これは業界によって段階的に廃止されています。したがって、コーティングされていない紙製品、紙以外の材料で作られた製品、PFAS 以外のコーティングで処理された紙製品など、使い捨ての食品包装およびサービス用品は、PFAS なしでも入手できます。

以下は、堆肥化可能な PFAS フリーの代替品と、それに関連するメーカーおよびブランドの説明です。

• コーティングされていない製品: 代替の機械加工により、現在ノルディックペーパー社が製造している繊維を圧縮することで、紙や板紙を耐油性にすることができます。コーティングされていない紙皿を製造する別のメーカーは、AJMパッケージングコーポレーションです。
• ポリ乳酸 (PLA) は、通常トウモロコシから作られる堆肥化可能なプラスチックで、Ingeo ブランドの Natureworks を含むいくつかのメーカーによって製造され、Eco-Products、Greensafe Products、GrowPlastics、World Centric によって使用されています。これらの製品には、ボウル、クラムシェル、テイクアウト容器と蓋、デリ容器、カトラリー、ポーションカップが含まれます。
• Bamboo-Bambuは薄い竹のシートから使い捨ての皿やボウルを製造しています
• Palm Leaf は Responsible と BioMass Packaging が Leafware ブランドで製造
• 代替処理: PLA、シリコーン、粘土、その他の独自ブランドのコーティングや処理でコーティングされた紙は、使い捨て食品サービス器具に耐油性や耐グリース性を与えるために使用されます。
• PLA コーティングされた板紙のスープボウルとテイクアウト容器は、Practiv の Earthchoice、Graphic Packaging International の Ecotainer、Eco-Products World Art、PrimeLink Solutions の PrimeWare、Karat、Vegware、および World Centric によって製造されています。
• バイオワックス - バイオベースのワックスコーティングは、Clondakin Group によって Ecowax ブランドで、Paramelt によって Paraflex NoWax ブランドで、袋、ラップ、箱などの食品と接触するさまざまな用途向けに製造されています。

メーカーは、学術機関、州政府、教育部門、医療システムなどの大口購入者からの、フッ素を含まない堆肥化可能な食品サービス用食器製品に対する市場の需要に対応しています。メーカーは非フッ素系代替品の開発に積極的に取り組んでおり、新製品は来年中に市場に出る予定です。

堆肥化可能な食品サービス包装市場は、2022年から2029年の予測期間に市場の成長が見込まれています。Data Bridge Market Researchは、市場が上記の予測期間中に5.70％のCAGRで成長すると分析しています。

研究の詳細については、次のサイトをご覧ください。 https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-compostable-foodservice-packaging-market

PFA ベースの製品の国際規格への準拠

• 2000年代には、これらの化学物質が一部のがん、生殖および発達異常、免疫反応の抑制などのリスク増加につながるというさまざまな証拠が示され、米国食品医薬品局（FDA）は、食品包装で最も古く、最も一般的なタイプである長鎖PFASの認可を取り消しました。
• 近年、ワシントン州からノースカロライナ州までの約24の州が、食品包装におけるPFASの使用を禁止または制限しているか、あるいはそうすることを検討している。健康と環境の擁護者や一部の科学者からの圧力も、レストランチェーン、食料品店、包装会社の切り替えに拍車をかけている。さらに、世界中の州や国は、共通の原材料での使用の制限または削除、テストと報告の要件の確立、修理の指示と資金提供など、複数の方法で PFAS を管理しています。

ヨーロッパ

• 欧州レベルでは、主要当局が 2004 年に PFAS 汚染の監視に向けた第一歩を踏み出しました。実際、2004 年に欧州連合は、2019 年まで有効であった PFOS の製造と商業化に関する規制を発表しました。その規制に関する法的文書は置き換えられました。 「残留性有機汚染物質に関する欧州議会および 2019 年 6 月 20 日の理事会の規則 (EU) 2019/1021」により、PFOS やその誘導体 C8F17SO2X (X = OH、金属塩 (O-M+)、ハロゲン化物、アミド、およびポリマーを含むその他の誘導体、混合物または成形品は、一部の例外を除き禁止されます)
• ノルウェー環境庁は2019年に、PFHxS（およびその塩）およびPFHxS関連化合物をPOPsに関するストックホルム条約の附属書A、B、および/またはCにリストする提案を提出した。
• デンマーク、ドイツ、オランダ、ノルウェー、スウェーデンは、REACH に基づいて PFAS を禁止する提案を ECHA に提出し、ヨーロッパにおけるペルおよびポリフルオロアルキル物質汚染との闘いにおいて最も重要な一歩を踏み出しました。 5つの当局は、適切に管理されておらず、EUおよびEEA（欧州経済領域）が対処する必要がある汚染物質の製造、販売、使用に関連するリスクを発見した。

私たち

• 米国では、州議会と連邦政府が環境（水、土壌）と公衆衛生を保護するための措置を講じています。米国EPAは、PFOAおよびPFOSに関する法的強制力のない健康勧告を2016年に公表した後、2019年に正式なPFAS行動計画を発表し、2020年2月に更新した。
• 2021 年 10 月、EPA は同庁の PFAS 戦略ロードマップを発表しました。これは、コミュニティを PFAS 汚染から守るための重要かつ有意義なステップを表し、より永続的で保護的なソリューションを提供します。
• 2023 年 3 月、EPA は 6 つの PFAS (PFOA、PFOS、PFNA、GenX 化合物、PFHxS、およびペルフルオロブタンスルホン酸 (PFBS)) の最大汚染レベル (MCL) を確立するための国家飲料水規制の策定を進めました。
• 2018年から2021年にかけて、議員らは250件以上のPFAS関連法案を制定し、いくつかの材料の使用を規制し、汚染の上限レベルを設定した。2022年にはPFAS関連の用語を含む200件以上の措置が議員らによって議論され、食品包装、消防士の個人用保護具、環境修復におけるPFASに関する約50件の法案が少なくとも18の州で可決された。衣料品、子供用品、調理器具、家具、化粧品、スキーワックスなどの消費財におけるPFASの問題も、議員らの立法で取り上げられた。

カナダ

• 2021 年、カナダ環境大臣評議会 (CCME) は、PFOS に関する土壌および地下水ガイドラインを発行しました。 2021 年春、カナダは PFAS を個々の化合物ではなくクラスとして考慮する意向を発表しました。

アジア太平洋諸国

• アジア諸国は法規制を強化しようとしている。日本では、2021年4月にCSCAに基づく第一種特定化学物質にPFOAが追加されましたが、PFOA関連物質は対象外となりました。
• 中国では、2020年11月にPFOAを含む18化合物が優先管理化学物質のリストに掲載され、これをきっかけに環境リスク管理に向けた法律の整備が進められています。 2021年10月11日、中国生態環境省はPFOAを含む新たな汚染物質をより効果的に管理するための計画草案を発表した。
• 台湾では、政府が2020年9月に有毒化学物質に関する規制を改正し、PFOAの等級別取扱量と毒性分類を変更した。
• タイでは2021年5月にPFOAを含む8分子がクラス4禁止物質として提案された。 2022年2月9日、タイ工業省工業局はPFOA規制に関する新たな草案を公開し、2022年12月21日にPFOA、その塩、およびPFOA関連化合物を有害物質リストに追加しました。
• ベトナムでは、2020 年環境保護法で初めてストックホルム条約が具体的に言及されました。その下位法の一つである政令草案では、PFOAを規制対象物質として挙げている。その後、2021 年 11 月に環境保護法により、PFOA を含む POPs の許容限度が設定されました。
• オーストラリアでは、2019 年 2 月に、PFAS 汚染に対処するための政府間協定が発効しました。

さまざまな産業におけるPFAの応用

フッ素化有機化合物 (PFAS) の使用は、繊維、食品包装、耐汚染性および耐油性処理、工業プロセス、消火用泡など、さまざまな産業および家庭での用途に広く普及しています。

ペルフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物 (PFAS) は、泡消火剤に使用されています。これらの泡は、消火活動、特に石油系製品に関連する可燃性液体火災の消火に使用されています。PFAS 含有泡は、軍事基地、空港、および大規模な燃料火災の危険があるその他の場所で広く使用されています。これらのフッ素含有泡は、一般に AFFF (水性フィルム形成泡) と呼ばれますが、FFFP および FP フルオロタンパク質泡も含まれます。AFFF の代替品は、クラス B のフッ素を含まない非持続性泡消火剤 (F3) です。この技術は新しいものではありませんが、PFAS に関連する問題が認識されてから過去 5 ～ 10 年で大幅に進歩しました。

• 包装業界では、ブランドは持続可能性戦略を拡大し、PFAS やその他の懸念される化学物質のレベルを可能な限り低く抑えたクリーンな包装を含めています。世界の法律はさまざまであるため、世界的なブランドは厳格な法律に準拠しています。これにより、リサイクル、再利用、再利用、堆肥化、廃棄物発電および関連システムでの焼却、または埋め立てという形で、梱包材を安全に処分できるようになります。これにより、リサイクルおよび再利用可能な梱包材の安全な供給が保証されます。
• 繊維業界では、持続可能な生地や衣料品を生産するために、PFAS フリーの堆肥化可能な材料が研究されています。植物由来の原料から作られた生分解性繊維は、従来の持続可能性の低い素材の代替品として人気を集めています
• 堆肥化可能な材料は、パネルやコンポーネントなどの自動車内装に応用されています。環境への影響が懸念される防衛分野では、特定の重要ではないコンポーネントに対して、PFASを含まない堆肥化可能な材料の使用が検討される可能性があります。
• トイレタリー、化粧品、家庭用品などのさまざまな消費財は、持続可能で環境に優しい選択肢を求める消費者の好みに合わせて、PFAS フリーの堆肥化可能なパッケージを使用しています。

PFAS フリーの堆肥化可能な製品の多用途性により、幅広い産業に組み込むことができ、環境汚染の削減に貢献し、さまざまな分野にわたってより持続可能な実践を促進します。

PFAS フリーの堆肥化可能な製品を採用する際の課題と解決策

• 価格要因

フッ素化界面活性剤および添加剤は通常、非フッ素化界面活性剤および添加剤よりも高い価格で市場で販売されています。ただし、PFAS ベースの成分の使用濃度が低いため、価格の上昇が相殺され、幅広い業界や用途にわたって高性能を実現するためのより経済的な選択肢となります。 PFAS の代替に伴うコストの影響は、再配合を求める人々にとってしばしば障壁となります。最終的に、さまざまな用途における非フッ素化代替品の競争力を評価する場合、価格差が重要な要素となります。

例えば、

• 消火泡用途では、非フッ素系代替品は、PFAS 配合物と同等の性能を達成するために、一貫して 5%～10% 高価でした。紙および板紙の食品包装用途では、PFAS の選択肢と比較して最終コストが 11% 高いため、非フッ素系代替品の採用は妨げられています。建築用コーティング用途では、当初、ポリウレタン代替品は通常、PFAS ベースのコーティングと比較して 26% 安価です。

規制要因

PFAS に直接的または間接的に関連する法律は、PFAS の代替を取り巻く現在の環境で役割を果たしています。例えば、コーティング業界は歴史的に、消費者が高品質のコーティングに期待するレベリング特性と広がり特性を提供する湿潤剤として PFAS を使用してきました。近年、コーティング業界は規制上の制約を受けて、揮発性有機化合物を削減するために水系システムに移行しています。水の表面張力が有機コーティング溶剤よりも高いため、コーティングへの要求が高まり、基材の湿潤が大きな課題となります。同時に、規制当局は、この欠陥に対処するために頼られてきた PFAS の使用を制限しています。ただし、一部の業界は PFAS を排除するという課題に直面しており、規制はイノベーションと進歩の推進力となる可能性があります。

パフォーマンス

包装における PFAS の代替品を見つける際の主な課題は、PFAS よりも実行可能で、拡張可能で、より安全な代替品を特定することです。一部の用途では、PFAS は、認識される性能への影響を最小限に抑えて簡単に置き換えることができますが、ノンスティック調理器具、撥水加工の衣類、表面コーティングなどの用途では、消費者が期待する性能基準により、PFAS は簡単には置き換えられません。多くの製品開発者にとって、これは代替の大きな障壁となっています。なぜなら、彼らは強力な性能を維持する必要性に加えて、差し迫った法律制定や消費者の反発という課題に直面しているからです。PFAS の代替を検討する際は、さまざまな性能要因を考慮し、評価する必要があります。PFAS は、高温、化学物質、摩耗などの過酷な条件に耐えられることでも知られています。したがって、PFAS を代替する場合、代替材料またはコーティングが意図された使用条件下で同様の耐久性を提供できることを確認することが重要です。これには、代替材料またはコーティングの機械的、熱的、化学的特性を慎重に検討する必要があります。

ケーススタディ

PFAS の機能性と有用性にもかかわらず、環境や健康に悪影響を与えることなく、同等以上のパフォーマンスを提供する代替品への需要が高まっています。新製品および既存製品における PFAS の代替は複雑になる可能性があり、さまざまな要因に依存します。 PFAS は、非常に低濃度で、非常に経済的なコストで、さまざまな機能で高性能を提供するため、最終的にはいくつかの業界での採用と普及を推進しています。 PFAS の潜在的な代替品を検討する際、製品開発者や配合者は、代替化学物質の価格への影響だけでなく、代替品を取り巻く規制状況も考慮し、そのため新製品を発売しています。

例えば、

• 2023 年 4 月、デルフォートは持続可能で安全、高機能な一連の PFAS フリー食品包装紙を開発しました。同社の象徴的な薄型バリア エコ シリーズは、ハンバーガー、ラップ、フライドポテト、チキン ナゲット、ハッシュブラウンなどの持ち歩き用食品を包装するのに最適なソリューションです。クッキーやドーナツなどのベーカリー製品にも適しています。
• 米国の製造業者は、PFOA、PFOS、ペルフルオロノナン酸 (PFNA) などの長鎖 PFAS に代わる多数の PFAS を開発してきました。 1 つのケースは、ヘキサフルオロプロピレン オキシド ダイマー酸 (HFPO-DA) と HFPO-DA アンモニウム塩です。これら 2 つの化学物質は、Chemours (旧 DuPont) によって開発された GenX テクノロジーの一部であり、PFOA の代替品として開発されました。これらの代替化学物質は、9,0006 を超える PFAS からなる大規模なスイートの一部であり、その一部は EPA によって米国での製造および使用が承認されています。
• 食品サービスと小売部門が影響を及ぼしています。バーガーキング、マクドナルド、パネラブレッドなど 14 社以上の主要企業が、PFAS イニシアチブを中心とした持続可能性戦略を構築しています。特に、パネラ ブレッドは 2020 年の夏に PFAS フリーのバゲット バッグを発売しました。米国の大手食料品チェーン 4 社は現在、プライベート ラベルで PFAS フリーの包装を義務付けています。

Data Bridge Market Researchは、グリーン食品包装市場は2021年に3,117億米ドルの価値で成長しており、予測期間中に10.50％のCAGRで2029年までに6,928億4,000万米ドルの価値に達すると予想されていると分析しています。

研究の詳細については、次のサイトをご覧ください。 https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-green-food-packaging-market

今後の展望

PFAS および PFAS 汚染は、今日、科学界から市民に至るまで、社会のあらゆるレベルに関心を寄せる重要な問題となっています。世界中で当局は、実際の汚染レベルについて科学界からの専門家の意見を待ちながら、環境中へのPFASの放出を減らすための法整備に積極的かつ継続的に取り組んでいる。

研究者たちは、毒物学的研究や実際のマトリックス中の PFAS 痕跡を検出するための分析法の進歩など、さまざまな観点からこの問題に取り組んでいます。地下水と食品は人間にとって最も一般的な汚染源であることが知られており、飲料水と植物ベースの食品については現在、より詳細な調査が行われています。過フッ素化化合物の非対象分析を改善することは、PFAS が環境と人間の健康にもたらす可能性のあるリスクを徹底的に理解するための重要なステップです。環境問題、持続可能性の目標、規制の圧力に対する意識の高まりにより、PFAS フリーの堆肥化可能な製品の将来の見通しは有望であると思われます。

消費者の意識の高まり

環境意識が高まるにつれ、消費者は持続可能な代替品を積極的に求めています。 PFAS のような有害物質を含まず、堆肥化可能である製品に対する需要は増加する可能性があります。環境に優しい取り組みへの取り組みを伝えるブランドは、競争力を獲得できる可能性があります。

規制への取り組み

政府や規制当局は、有害物質の使用を制限し、持続可能な慣行を促進することにますます重点を置いています。 PFAS および使い捨てプラスチックに関する規制の厳格化により、業界は PFAS を含まない堆肥化可能な代替品の採用を推進する可能性があります。進化する標準に積極的に準拠する企業は、市場でより良い地位を築くことができます。

材料科学と技術の進歩

材料科学における継続的な研究開発により、革新的でより持続可能な代替手段が生み出される可能性があります。メーカーは、PFAS フリーの堆肥化可能な製品の性能、耐久性、多用途性を向上させる、新しい生分解性素材を探索する可能性があります。製造技術の進歩により、PFAS フリーの堆肥化可能な製品の生産効率と費用対効果が向上します。生産プロセスの継続的な改善は、より幅広い採用と手頃な価格に貢献する可能性があります。

消費者教育とラベル表示

PFASを含まない堆肥化可能な製品の利点と適切な廃棄方法について消費者を教育する取り組みを強化することが不可欠である。明確なラベルと認証基準は、消費者が情報に基づいた選択を行うのに役立ち、需要をさらに促進します。 PFASを含まない堆肥化可能な製品は、包装などの従来の分野を超えて、繊維、エレクトロニクスなどの業界に拡大する可能性があります。この多様化は、さまざまな市場での持続可能な慣行のより広範な採用に貢献します。

結論

結論として、PFAS フリーの堆肥化可能な製品の出現は、さまざまな業界にわたる持続可能で環境に優しい代替品を求める世界的な緊急課題に対する極めて重要な対応となります。ペルフルオロアルキル物質およびポリフルオロアルキル物質 (PFAS) を多く含む従来の材料から、堆肥化可能な代替品の開発と受け入れへの移行は、環境責任への大きな進歩を示しています。食品包装、調理器具、金属、自動車と防衛、製薬とエンジニアリングに及ぶ多面的な用途は、重要な分野にわたるこれらの製品の多用途性と適応性を強調しています。

業界関係者、規制当局、消費者間の協力は、この移行を推進する上で重要な役割を果たしています。消費者が持続可能な実践の重要性をますます認識するにつれ、有害物質を含まず、堆肥化できるように設計された製品への需要が高まることが予想されます。

将来を見据えると、PFAS フリーの堆肥化可能な製品の将来は有望です。材料科学と技術革​​新における継続的な研究により、さらに高度で持続可能な代替品が生み出される可能性があります。規制への取り組みと循環経済の原則により、業界はこれらの製品を自社の実践に組み込むようさらに奨励されることになります。

しかし、課題は依然として存在しており、それらに対処するには継続的な協力、教育、廃棄物管理インフラへの投資が必要です。 PFAS フリーの堆肥化可能な製品の成功は、責任ある調達と製造から適切な廃棄と堆肥化に至るまで、製品ライフサイクル全体を網羅する総合的なアプローチにかかっています。