Il ritiro di 3M dal settore dei PFAS

Abbiamo già bisogno di alternative al PTFE, all'FKM e all'FFKM?

Le conseguenze dell'uscita di 3M (Dyneon) dalla produzione di PFAS

La 3M, con sede a St. Paul, nel Minnesota, ha annunciato il 20 dicembre 2022 che il gruppo, attivo a livello mondiale, smetterà di produrre PFAS (composti alchilici per- e polifluorurati) entro il 2025.

Sede centrale del gruppo 3M in Minnesota

La situazione riguarda anche la controllata Dyneon GmbH, che si occupa della produzione di fluoropolimeri eadditivi e gestisce, tra l’altro, uno stabilimento a Burgkirchen, in Baviera, nel parco industriale di Gendorf.

➥ https://news.3m.com/2022-12-20-3M-to-Exit-PFAS-Manufacturing-by-the-End-of-2025

Gli elementi costruttivi in fluoropolimeri vengono utilizzati da progettisti e ingegneri grazie alle loro eccezionali proprietà e trovano applicazione in quasi tutti i processi industriali. Per quanto riguarda le guarnizioni, il loro impiego è particolarmente diffuso nell’ingegneria meccanica e impiantistica e nell’industria chimica.

In particolare, il marchio TFM® della controllata di 3M, Dyneon®, è considerato finora uno standard di fatto per i soffietti e le membrane in PTFE.

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Stefan Bock bock machining gmbh Alzenau
Stefan BockAmministratore delegato | bock machining gmbh
Articolo di approfondimento sull'argomento - L'uscita di 3M dal settore dei PFAS | Ultimo aggiornamento: 24 gennaio 2023

Il dibattito sull’impatto dei PFAS sulla natura, sull’ambiente e sulle persone non è una novità. Nel frattempo, ha portato a vietare la produzione di tensioattivi fluorurati (PFOA). Tuttavia, numerosi scandali ambientali a livello mondiale hanno aumentato ancora di più la pressione sui produttori di materie plastiche fluorurate.

Il procuratore generale della California Rob Bonta, fonte immagine: www.kqed.org

Il 10 novembre 2022, il procuratore generale della California Rob Bonta ha presentato una causa contro, tra gli altri, 3M e DuPont (Teflon®) per lo sversamento di PFAS nell’ambiente. Parallelamente, l’amministrazione Biden sta preparando una serie di norme di ampia portata per proteggere l’acqua potabile negli Stati Uniti.

➥ https://www.reuters.com/business/3m-stop-making-forever-chemicals-take-up-23-bln-charge-2022-12-20/

Si può supporre che, a seguito di questa grave accusa, la dirigenza di 3M abbia deciso di interrompere la produzione di PFAS. Gli azionisti e gli analisti temono probabilmente ingenti richieste di risarcimento a lungo termine. In definitiva, sembra che internamente le perdite finanziarie derivanti dall’abbandono di questa attività siano considerate minori.

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L'abbandono da parte di 3M della produzione di PFAS avrà probabilmente conseguenze di vasta portata. Da un lato, le autorità ambientali e la politica, anche al di fuori degli Stati Uniti, vedranno così confermata la necessità di agire in modo ancora più coerente. D’altra parte, anche i concorrenti dovranno riflettere se e come sia possibile e opportuno continuare a produrre.

➥ https://www.youtube.com/watch?v=C0EUoCOEqmI

Con questa accusa, i due gruppi statunitensi 3M (Dyneon) e DuPont (Chemours) – i più antichi produttori di sostanze chimiche fluorurate – sono finiti sotto i riflettori.

Quotazione in borsa di Chemours, società controllata da DuPont, il 1° luglio 2015, fonte immagine: www.plasticnews.com

Oltre a questi, però, ci sono molti altri produttori che si occupano di composti PFAS. La maggior parte di loro ha sede in Asia, in particolare in Giappone, India e Cina.

La maggior parte degli impatti ambientali si verifica durante la produzione, cioè innanzitutto in loco. Una volta che un semplice composto fluorurato è stato polimerizzato in una plastica (ad es. il PTFE), questo materiale va considerato non pericoloso quando viene utilizzato. L'uso (e quindi l'importazione) continuerà quindi a non essere contestabile di per sé anche in futuro.

Per questo spetterà al dibattito pubblico e alla politica dei paesi produttori di PFAS decidere se vietarne la produzione in quei paesi.

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Data l'eccezionale posizione di mercato della Dyneon (insieme a DuPont-Chemours) nel settore dei fluoropolimeri, la carenza è destinata ad aumentare ulteriormente nel breve termine. Secondo il sito web, ogni anno si producono ancora circa 18.000 tonnellate di fluoropolimeri, la cui domanda dovrà essere soddisfatta in altro modo al più tardi a partire dal 2026. Sono interessati anche i fluoroelastomeri (FKM o FFKM) e i fluorotermoplastici (tra cui PFA, FEP e PVDF).

➥ https://www.3mdeutschland.de/3M/de_DE/presse-de/pressemeldungen/ganzemeldung/?storyid=f29c372a-a0ce-4ba7-96b3-758490c120d4

In particolare, il marchio TFM® è indicato come materiale prescritto in numerose schede tecniche dei componenti. I processi di approvazione e i test sui materiali alternativi sono complessi, costosi e richiedono tempo. È quindi lecito supporre che il mercato, già sotto pressione, registrerà una domanda ancora maggiore per i classici prodotti Dyneon, come ad esempio il TFM 1700 o il TF 1750.

Polvere 3M™ Dyneon™ PTFE TF 1750, fonte immagine: www.3mdeutschland.de

➥ https://multimedia.3m.com/mws/media/802319O/3m-dyneon-tfm-modified-ptfe-brochure.pdf

In effetti, negli ultimi decenni la domanda di plastiche fluorurate è aumentata costantemente. Se, come previsto, nel 2025 (almeno) 3M smetterà di produrre PFAS, sul mercato mondiale mancheranno le quantità prodotte finora.

È quindi molto probabile che in futuro i prezzi di tutto il PTFE aumentino notevolmente e che l'offerta si riduca. Come ha dimostrato la storia, gli aspetti psicologici potrebbero amplificare questo effetto in modo ancora più marcato.

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Le guarnizioni in PTFE sono spesso utilizzate come soluzione universale grazie alle loro eccezionali proprietà. Questo materiale presenta, tra l’altro, un’eccellente resistenza chimica, un basso coefficiente di attrito e può essere utilizzato a temperature elevate. Le soluzioni speciali trovano quindi impiego soprattutto nell’industria chimica, nel settore alimentare e delle bevande, nonché in campo medico e farmaceutico.

Soffietti e membrane in PTFE, fonte immagine: bock machining gmbh

Questi componenti sono solitamente soggetti a processi di sviluppo e approvazione che richiedono molto tempo. Se in futuro dovesse rendersi necessario sostituire i materiali Dyneon, tali cambiamenti richiederanno a loro volta una serie di test approfonditi.

Le guarnizioni sono di solito tra i componenti critici di un impianto tecnico. A causa della cessazione della produzione del PTFE Dyneon, è quindi essenziale e urgente che i reparti acquisti e sviluppo agiscano in modo rapido e coerente.

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Come ho già spiegato nel mio Blog, esistono già delle alternative che non contengono PFAS.

➥ https://www.bock-machining.de/pfas-die-einschraenkungen-koennten-weiter-gehen/

Il materiale che, per la sua struttura molecolare, è più simile al PTFE è l’UHMW-PE (PE 1000). Al posto del fluoro, attorno alle lunghe catene di carbonio ci sono atomi di idrogeno. Le proprietà come la resistenza chimica, il basso attrito e l’innocuità fisiologica, ecc., sono praticamente simili.

catena molecolare di UHMW-PE

Struttura chimica dell'UHMW-PE, fonte immagine: bock machining gmbh

Per quanto riguarda la resistenza all’usura, il polietilene nativo supera il Teflon® bianco puro di circa 100 volte (!). Per questo motivo, nelle guarnizioni a contatto sottoposte a sollecitazioni da usura, di solito si può fare a meno dei riempitivi.

Anche la resistenza meccanica e la cosiddetta“deformazione sotto carico”sono migliori. I componenti multifunzionali possono quindi essere progettati più facilmente e svolgere ulteriori funzioni. In questo modo, le superfici di accoppiamento, le filettature e i punti di serraggio possono essere realizzati nella maggior parte dei casi direttamente, senza bisogno di componenti aggiuntivi.

È interessante notare che anche la resistenza alla flessione alternata del polietilene ad altissimo peso molecolare rientra nell'intervallo del politetrafluoroetilene. Ne consegue quindi un’intercambiabilità quasi del 100% per quanto riguarda i soffietti e le membrane .

L'unica limitazione riguarda la temperatura. I produttori indicano una temperatura di utilizzo continuo di circa 80-85 °C.

Quasi tutte le guarnizioni, i soffietti e le membrane in PTFE o composti di PTFE possono essere sostituiti in modo relativamente semplice con UHMW-PE nativo (Enduflon P1) fino a una temperatura di circa 85 °C.

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I fluoroelastomeri come l’FKM (ad es. Viton®) o l’FFKM (ad es. Kalrez®) sono tipi di gomma in cui le molecole sono parzialmente o completamente protette dagli attacchi chimici grazie al fluoro. Il risultato è una resistenza nettamente migliorata nei confronti di sostanze aggressive come acidi, alcali o solventi. Allo stesso tempo, il campo di applicazione si estende notevolmente a temperature più elevate (in alcuni casi fino a 300 °C).

O-Ringe bock machining gmbh

O-Ringe bock machining gmbh

Il vantaggio è che, negli impianti già esistenti, le parti in gomma delle qualità più comuni (EPDM, NBR) possono essere sostituite facilmente. In questo modo è possibile ampliare con estrema facilità la gamma di applicazioni, ad esempio di pompe o valvole.

Anche questo potrebbe diventare più difficile in futuro. Infatti, anche la produzione dei fluoroelastomeri comporta l’uso di PFAS più volatili. Inoltre, anche i composti FKM e FFKM sono considerati PFAS.

Qui ci vuole un po' di creatività. Se come progettista sei disposto a mettere in discussione l'uso stesso del componente in gomma, puoi trovare soluzioni per sostituire gli O-ring o le membrane con strutture in UHMW-PE (Enduflon P1, P16).

A questo proposito, dai un'occhiata anche al seguente Blog:

➥ https://www.bock-machining.de/o-ring-alternativen/

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Anche se non è ancora certo che la produzione di plastiche fluorurate da parte di Dyneon verrà effettivamente interrotta solo a partire dal 2026, la disponibilità di PTFE e simili diminuirà probabilmente in modo drastico già a breve termine a causa degli acquisti di scorta.

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Già solo gli aumenti dei prezzi di PTFE, PFA, PVDF e simili costringeranno i reparti acquisti ad agire. A questo si aggiunge l’incertezza di poter continuare a completare e consegnare macchinari e impianti anche in futuro. Di solito, infatti, le guarnizioni sono componenti importanti che non si possono sostituire così facilmente.

Di solito questi componenti speciali richiedono test interni ed esterni a lungo termine, che devono essere eseguiti e documentati con l'impiego di personale.

Per questo motivo, ogni azienda industriale che utilizza componenti di tenuta in fluoropolimeri (come PTFE, FKM, FFKM, ecc.) dovrebbe agire fin da ora e riflettere su come sostituire questi materiali nel lungo periodo. Con l’UHMW-PE abbiamo a disposizione un polimero performante e privo di PFAS, che già oggi potrebbe sostituire i fluoropolimeri nel 90% di tutte le applicazioni.

➥ https://www.bock-machining.de/live-webinar-7-pfas-freie-alternativwerkstoffe-zu-ptfe/

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Qual è la tua esperienza? Non vedo l'ora di ricevere tanti commenti!

Stefan Bock

Stefan Bock
Amministratore delegato

✉ s.bock@bock-machining.de
✆ +49 (0) 6023 94701 – 12

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