Ist eine Brennstoffzellmembran eigentlich „essentiell“?

Die beschriebenen außergewöhnlichen physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften machen diese Materialien extrem wichtig für viele High-Tech-Anwendungen. Ein schönes Beispiel sind Membranen für Brennstoffzellen oder für Wasserelektrolyse, um grünen Wasserstoff zu erzeugen. Die Energiewende wird nicht ohne Fluorpolymere gelingen. Auch Medizinprodukte werden daraus gefertigt – gerade hier ist Stabilität und möglichst geringe stoffliche Interaktion mit dem Körper enorm wichtig! Sicherlich kaum ein Bereich, wo man Kompromisse eingehen möchte. Und so gibt es vielerlei Bereiche, wo solche Materialien nicht einfach zu ersetzen sind:

• Automotive
• Bau/Architektur (z.B. Dach der Allianz-Arena)
• Chemie
• Elektronik
• Energieerzeugung
• Erneuerbare Energien
• Ernährung und Pharma
• Flugzeugbau
• Textilien
• Medizinprodukte

Bei Fluorpolymeren handelt es sich also um spezielle Kunststoffe, die in strategischen Bereichen wie Energiegewinnung und -umwandlung, Luft- und Raumfahrt, Mobilität, Elektronik, pharmazeutische Herstellung und in medizinischen Anwendungen eingesetzt werden. Viele moderne Prozesse und Produkte hängen von den Eigenschaften dieser Materialien und ihren Kombinationsmöglichkeiten ab: Sie sind dauerhaft stabil und behalten ihre Funktionalität selbst unter extremen Einsatzbedingungen. Es sind ihre spezifischen Eigenschaftskombinationen, die von keiner der Alternativen erreicht werden und die sie deshalb so wertvoll machen.

Weitere umfassende Details zu Fluorpolymeren, deren Eigenschaften und konkrete Anwendungsbereiche finden sich auf der neuen Webseite der Fluoropolymers Group von PlasticsEurope, der pan-europäischen Vereinigung der Kunststofferzeuger.

Schema einer Polymerelektrolytbrennstoffzelle.
Für die dünne protonenleitende Membran (Elektrolyt) werden u.a. perfluorierte Copolymere eingesetzt (= Polymere mit unterschiedlichen Einzelbausteinen, wie z.B. bei Nafion). Die technischen Eigenschaften der Polymermembran sind für die Funktionalität solcher Brennstoffzell-Typen sehr wichtig. Auch in anderen Bereichen wie z.B. für Elektrolyseanwendungen (Stichwort: Wasserstofferzeugung) sind solche Polymermembrane wichtige Komponenten, wo vielfach die besonderen Eigenschaften von Fluorpolymeren zum Einsatz kommen (und wo auch weiterhin Forschung zur Optimierung betrieben wird).

In der Chemikalienstrategie für Nachhaltigkeit hat die EU-Kommission skizziert, PFAS nur noch für „essentielle Verwendungen“ zulassen zu wollen – wo immer es geht, soll substituiert werden. Auch Fluorpolymere gelten in diesem Zusammenhang als PFAS. Dabei will die Kommission Kriterien entwickeln, was für die Gesellschaft essentiell ist – und was nicht. Wie diese genau aussehen sollen, ist im Detail noch unklar. Wird die Verwendung von Fluorpolymeren für Medizinprodukte weiterhin möglich sein? – höchst wahrscheinlich. Für Energieerzeugung und Erneuerbare Energien? – wahrscheinlich schon. Für Textilien? – da wird man vermutlich genau hinschauen und wohl je nach Anwendungsbereich bewerten, ob für Architekturlösungen oder Bekleidung für Endverbraucher oder für die Arbeitswelt.

Diese Fragen zeigen schon, dass es nicht so einfach ist, zu sagen, was eigentlich „essentiell“ ist. Was ist z.B. mit zukünftigen Technologien, die wir noch gar nicht kennen, die aber vielleicht unverzichtbar werden? Ist das erstmal alles verboten und wer erlaubt es dann vielleicht doch? Es wird jedenfalls ein schwieriges Unterfangen für die Kommission (und die beteiligten europäischen Institutionen) zu definieren, was für die Gesellschaft eigentlich essentiell ist – ohne dabei in planwirtschaftliches Regulierungs-Klein-Klein zu verfallen. Es stellt sich auch die grundsätzliche Frage, ob das Chemikalienrecht für solche gesellschaftlichen Fragen der richtige Ort ist…

Und nicht zuletzt müssen europäische Hersteller in diesem Regulierungsansatz ökonomisch wirtschaftliche Perspektiven haben – ein Geschäftsmodell alleine auf Basis einer Momentaufnahme regelmäßig auf dem Prüfstand stehender „essentieller Verwendungen“ aufzubauen, scheint hier nur bedingt darstellbar zu sein.

Statt einer hochkomplexen und planwirtschaftlichen Festlegung von „essentiellen Verwendungen“ wäre es vermutlich besser, solche Rahmenbedingungen in den Fokus zu stellen, die sichere und nachhaltige Verwendungen von Chemikalien gewährleisten, negative Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt minimieren sowie eine Identifizierung und das Management inakzeptabler Risiken ermöglichen.

Neben der Frage „essentieller Verwendungen“ ist es auch wichtig, dass bei der PFAS-Diskussion ein differenzierter Regulierungsansatz gewählt wird. Wie eingangs schon erwähnt, umfasst der Begriff „PFAS“ eine Stoffgruppe von über 4.700 verschiedenen Chemikalien mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften. Ein „One-Size-Fits-All“-Regulierungsansatz kann hier nicht erfolgversprechend sein.

So könnte eine zu wenig differenzierende Regulierung für Fluorpolymere innerhalb der EU-Chemikalienstrategie die Sicherheit, Verlässlichkeit und Innovationsfähigkeit wichtiger gesellschaftlicher Bereiche beeinträchtigen (s.o.). Es gilt hierbei für Fluorpolymere Folgendes zu berücksichtigen:

• Persistenz in einem Produkt bedeutet Langlebigkeit – eine höchst wünschenswerte Eigenschaft in vielen sicherheitskritischen Produkten und Anwendungen. Fluorpolymere erfüllen dabei im Übrigen nicht die REACH-Persistenz-Kriterien für eine Beschränkung.
• Persistenz in der Umwelt ist nicht gleichzusetzen mit Toxizität, Bioakkumulation und Mobilität – das Kriterium der Persistenz darf daher nicht dazu verwendet werden, damit Fluorpolymere zu regulatorischen Zwecken mit „bedenklichen PFAS“ gruppiert werden. Im Übrigen zielt kein bestehendes Abkommen oder Regelwerk darauf ab, eine Chemikalie allein aufgrund ihrer Persistenz zu beschränken oder zu klassifizieren.

Ähnlich problematische Fragestellungen ergeben sich im Übrigen auch für andere Werkstoffe, wie fluorierte Polymere (mehr hierzu auch hier, hier oder hier), die ebenfalls unter den Oberbegriff PFAS eingeordnet werden. Dies zeigt einmal mehr, wie dringend eine differenzierte Betrachtung bei PFAS-Regulierungsansätzen nötig ist.

Wenn wir Verwendungen für Fluorpolymere in der EU verbieten, diese aber weiterhin benötigt werden, besteht die große Gefahr, dass sich die Herstellung lediglich in andere Länder (mit vielleicht geringeren Umweltstandards) verlagert – und fertige Erzeugnisse (hier macht der Fluorpolymer-Anteil einen verschwindenden Beitrag aus) einfach importiert werden. Um es plastisch zu machen: Dann kommt die Brennstoffzelle oder der Rauchgasfilter für Kohlekraftwerke aus dem außereuropäischen Ausland. Das ist im Übrigen ein Szenario, was der Umwelt nicht hilft – und vor allem Bayern trifft. Denn gerade im Freistaat gibt es ein regelrechtes Cluster an High-Tech-Unternehmen (wie z.B. im Bayerischen Chemiedreieck), die in der Wertschöpfungskette der Fluorchemie intergiert sind und nach höchsten Umweltstandards produzieren.

 Das Thema „PFAS“ und „essentielle Verwendungen“ ist im Übrigen nur eines von vielen Aspekten, die die EU-Kommission in der „Chemikalienstrategie für Nachhaltigkeit“ angehen will (mehr dazu hier). Mit deren Ausgestaltung steht die europäische Chemie an einem Scheideweg. Sollte die Chemikalienstrategie unverändert umgesetzt werden, wird sich die Zahl verfügbarer Chemikalien in Europa deutlich verringern. Gleichzeitig wird der Erfüllungsaufwand für regulatorische Pflichten stark steigen. Dies wird einen enormen Einfluss auf Investitionen und Innovationen haben und darüber entscheiden, ob die Lösungen der chemisch-pharmazeutischen Industrie für wichtige Zukunftsaufgaben – egal ob Klimaschutz, Kreislaufwirtschaft oder Gesundheitsschutz – zukünftig aus Europa oder aus Ländern mit (schon heute) weniger hohen Umweltstandards kommen werden.

Man kann nur hoffen, dass die EU-Kommission (und die europäische Chemikalienagentur als nachgelagerte Behörde) – wie es auch angekündigt wurde – einen konstruktiven aber vor allem ergebnisoffenen Dialog mit Industriebeteiligung ermöglichen wird, bevor konkrete Vorschläge zur Änderung von Vorschriften gemacht werden. Hier müssen auch Schutzzielkonflikte ehrlich angesprochen werden dürfen und in dringend benötigte Folgenabschätzungen einfließen.