Zullen we onze liefde voor onverwoestbare verbindingen van koolstofhalogeen heroverwegen?

Chloor, broom en fluor

Problemen met koolwaterstoffen die halogenen (zoals fluor, chloor of broom) bevatten zijn er al langer. Ken je de PCB’s of polychloorbifenylen nog? PCB’s zijn koolwaterstoffen die het halogeen chloor bevatten: thermisch stabiel, oplosbaar in oliën en uitermate geschikt als isolator in transformatoren. Met deze PCB’s begon vanaf de jaren dertig van de vorige eeuw de liefde van de industrie voor de koolstof-halogeenverbindingen. In de jaren zestig van de vorige eeuw kwam men er vervolgens toevallig achter dat deze stoffen overal in het milieu voorkwamen en bovendien giftig waren. Dus werden PCB’s in de jaren zeventig en tachtig verboden. De liefde voor de koolstof-halogeenverbinding was echter niet over, dus werden er alternatieven gezocht.

Het periodiek systeem, moeten we onze relatie met verbindingen met groep 17 heroverwegen?

Een korte blik op groep 17 van het periodiek systeem bood uitkomst: broom (Br), het halogeen direct onder chloor (Cl), vormt een bijna even sterke binding met koolstof. Dus werd broom onder andere toegepast waar eerder chloor werd gebruikt. Bovendien werd het palet aan toepassingen alleen maar breder. Zo groeide de vraag naar broomhoudende brandvertragers zoals polygebromeerde difenylethers door de steeds wijder verbreide toepassing van zeer brandbare polymeren (plastic) en door een toenemende aandacht voor brandveiligheid. PBDE’s werden niet alleen ingezet in de industrie, maar ook  bij de mensen thuis: in tapijt, gordijnen, meubels, elektrische apparaten, auto’s, kleding…  zeg maar overal.

Je hoeft geen chemicus te zijn om de overeenkomsten tussen PCB’s en PBDE’s te zien. Het is dus geen toeval dat de broomhoudende PBDE’s soortgelijke nadelen hebben als de chloorhoudende PCB’s. Er volgden dus al snel kritische geluiden vanuit de wetenschap en overheden begonnen deze stoffen te reguleren. Dit was echter lastiger dan voor de PCB’s. Ten eerste had de industrie lessen getrokken uit het pijnlijke afscheid van de PCB en richtte zich sterker op tactisch onderhandelen en lobbyen. Daardoor worden tot op de dag van vandaag ook sommige gebromeerde stoffen gebruikt naast de nieuwe opvolgers, fosforhoudende brandvertragers. Ten tweede was de overheid zelf ook een beetje verliefd geworden op de brandvertragende eigenschappen van deze verbindingen. Ze dienen immers ook een groot maatschappelijk belang. Iedereen die wel eens een kaars te dicht bij de gordijnen heeft gezet of zijn stofzuiger in de fik heeft laten vliegen (zoals ik..) weet dat uit ervaring. Het is namelijk wel prettig dat het materiaal alleen maar gaat smeulen en vervolgens weer uitdooft.

PFAS: niet hydrofoob, wel een probleem

Tot zover de geschiedenis van de eerdere halogeenhoudende verbindingen. Hoe zit het nu met de gefluoreerde koolwaterstoffen of PFAS? De hierboven genoemde PCB’s en PBDE’s plakken sterk aan vet. Daardoor hopen ze sterk op in levende organismen. PFAS plakken minder aan vet, omdat ze niet alleen een hydrofobe koolstof-fluorstaart hebben, maar ook een polaire groep bevatten die ze beter in water oplosbaar maakt. Doordat ze aan de polaire kant hydrofiel zijn en aan de andere kant hydrofoob, krijgen ze bijzondere zeepachtige eigenschappen. In eerste instantie werden PFAS daarom niet als probleem gezien. En dankzij deze bijzondere eigenschappen waren er bovendien veel nieuwe toepassingen voor PFAS: ze bevorderen de vorming van een film om een brandend materiaal zodat er geen zuurstof meer bij kan komen en worden gebruikt in coatings die water én vuil afstoten. Vooral die laatste eigenschap maakte PFAS bij industrie en consument geliefd. Helaas maken de bijzondere eigenschappen van PFAS deze stoffen ook heel mobiel in de waterketen en lastig uit water te verwijderen. Ze verspreiden zich dus gemakkelijk in het (water)milieu. Daarbovenop blijken PFAS, tegen de verwachtingen in, ook op te hopen in hogere organismen zoals de mens: die bezitten namelijk mechanismen om andere zeepachtige stoffen, de fosfolipiden te recyclen en in het lichaam te houden, want fosfolipiden zijn belangrijke bouwstenen van (cel)membranen. Zo komt het dat er voor PFAS nu ook lage normen zijn gesteld voor voorkomen in het milieu, en dat is een van de redenen voor de PFAS-crisis. Dit komt voor de onderzoekswereld niet als een verrassing, en kan ook geen verrassing zijn voor de industrie. Dus hopelijk liggen er al milieuvriendelijkere alternatieven op de plank.

Een giftige relatie heroverwegen

PBC’s, PBDE’s en PFAS hebben met elkaar gemeen dat ze vrijwel onverwoestbaar zijn. Daardoor blijven ze zeer lang in het milieu als ze daar eenmaal terechtgekomen zijn en stapelen de hoeveelheden op. Industrie, overheid en consument zijn verliefd op de fijne en bijzondere eigenschappen van deze stoffen, maar ik denk dat we onze relatie met koolstofhalogeenverbindingen echt moeten heroverwegen. Het is namelijk een giftige relatie. We moeten deze stoffen niet meteen uit ons leven verbannen, maar we moeten ons wel afvragen of stoffen met zoveel toepassingen in de industrie en in maatschappij, die op zoveel manieren in ons milieu terecht kunnen komen, wel zo enorm persistent mogen zijn. Deze koolstofhalogeenverbindingen hebben in het milieu halfwaardetijden van eeuwen, millennia of nog veel langer. Voor de meeste toepassingen is een dergelijke onverwoestbaarheid echt niet nodig. Deze noodzakelijke heroverweging van onze relatie met halogeenkoolwaterstoffen als PFAS vraagt kennis en kunde van de industrie, lef van de overheid en aanpassingsvermogen van ons allemaal. Soms is een crisis nodig om dat voor elkaar te krijgen.