Best available techniques for PFOS substitution in the surface treatment of metals and plastics and analysis of alternative substances to PFOS when used in equipment for chromium plating and plastic etching

Abstract

Dieses Forschungsvorhaben gibt einen Überblick über die in Deutschland betriebenen Anlagen zur Verchromung von Metallen und Kunststoffen sowie zum Beizen von Kunststoffen. Verfahren, in denen früher Perfluoroctansulfonsäure (PFOS) eingesetzt wurde, werden beschrieben. Für die verschiedenen Anlagenarten: funktionelles Verchromen (Hartverchromen), dekoratives Verchromen (Glanzverchromen) und Kunststoffbeize wurden die Art und Menge der eingesetzten fluorfreien und fluorhaltigen Netzmittel ermittelt. Gemäß den erhobenen Daten fand beim funktionellen Verchromen und in der Kunststoffbeize eine flächendeckende Substitution von PFOS durch 6:2 Fluortelomersulfonsäure (6:2 FTS) statt. Beim dekorativen Verchromen wurde PFOS vollständig durch fluorfreie Netzmittel, 6:2 FTS oder durch den Einsatz Chrom(III)-basierter Verfahren, die keine fluorhaltigen Netzmittel erfordern, ersetzt. Anhand der erhobenen Branchendaten wird der bundesweite Netzmittelverbrauch abgeschätzt. Die Hochrechnung für den 6:2 FTS- Verbrauch in der Galvanikbranche ergibt für das Jahr 2017 ca. 12 Tonnen. 6:2 FTS sowie die alternativ eingesetzten fluorfreien Netzmittel werden durch Steckbriefe charakterisiert. Nach aktuellem Kenntnisstand ist 6:2 FTS toxisch, bioakkumulativ nur in Invertebrata und bildet persistente Abbauprodukte. Der Abbau und das Verhalten von 6:2 FTS in der Umwelt wird dargestellt. Am Beispiel von zwei Betrieben, in denen PFOS (Altanlage) bzw. 6:2 FTS zum Einsatz kamen bzw. kommen, wurde der Pfad der eingesetzten Netzmittel vom Einsatzort bis hin zur Einleitungsstelle in die öffentliche Kanalisation bzw. das Gewässer verfolgt. Es wird untersucht, wie die Freisetzung dieser fluorierten Netzmittel im Prozess selbst und in der Abwasserbehandlung gemindert werden können. Bestehende und in Entwicklung befindliche chemische und physikalische Alternativverfahren zur Oberflächenbehandlung, die ohne Chrom(VI) oder fluorierte Netzmittel auskommen, werden beschrieben und eventuelle Hindernisse für deren Nutzung werden dargestellt. Quelle: Forschungsbericht

This research project gives an overview of the baths operated in Germany for chromium plating of metals and plastics and for plastic etching. Processes in which perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) was previously used are described. The type and quantity of the fluorine-free and fluorine-containing mist suppressants used were determined for the different types of baths: functional chromium plating (hard chromium plating), decorative chromium plating (bright chromium plating) and plastic etching. According to the data collected in this study, PFOS has been replaced by 6:2 fluorotelomer sulfonic acid (6:2 FTS) in functional chromium plating and in plastic etching. In decorative chromium plating, PFOS was completely replaced by fluorine-free mist suppressants, 6:2 FTS or by the use of chromium-(III)-based processes that do not require fluorine-containing mist suppressants. The nationwide consumption of mist suppressants has been estimated on the basis of the industry data collected. The extrapolation of this data for 6:2 FTS consumption in the electroplating industry results in approx. 12 tons for the year 2017. 6:2 FTS as well as the fluorine-free mist suppressants used as an alternative have been characterised by short portfolio fitches. According to current knowledge, 6:2 FTS is toxic, bioaccumulative only in invertebrates and forms persistent degradation products. The report describes the degradation and behaviour of 6:2 FTS in the environment in detail. Using the example of two facilities in which PFOS (old bath) and 6:2 FTS were or are used, the path of the mist suppressants applied was traced from the point of use to the point of discharge into the public sewerage system or watercourse. It was then investigated how the release of these fluorinated mist suppressants can be reduced in the process itself and in wastewater treatment. The report further describes existing and developing chemical and physical alternatives to surface treatment that do not use chromium(VI) or fluorinated mist suppressants and presents possible obstacles to their use. Quelle: Forschungsbericht

In the project, it was determined that approximately 1000 plants for chromium plating and pickling of plastics are operated in Germany, in which ⁠PFOS⁠ has been mainly substituted by 6:2 FTS. Many process alternatives already exist for the use of wetting agents or Cr(VI). The results of the project can be used, among others, for the reporting obligations under the POPs Regulation and the exchange on Best Available Techniques at EU level. In the project, a comprehensive overview of the chromium-plating and plastic etching plants was collected. The aim of this research project was to determine the state of the art in chromium plating and plastic pickling as well as existing process alternatives.German version below