Toxikologische Bewertung von PFAS

Die Stoffgruppe der per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) umfasst mehrere tausend Industriechemikalien, die in einer Vielzahl von Prozessen und Produkten zum Einsatz kommen. Der Grund für die breite Verwendung dieser Substanzen liegt in den besonderen physikalisch-chemischen Eigenschaften, die mit den sehr stabilen Kohlenstoff-Fluor-Bindungen in Produkten erreicht werden können.

In größerer Anzahl sorgen sie beispielsweise in Polymeren für eine hohe chemische und thermische Stabilität sowie eine stark reduzierte Benetzbarkeit mit herausragenden tribologischen Eigenschaften. Fluorierte Verbindungen sind aber auch gleichermaßen Bestandteil vieler wichtiger pharmazeutischer Produkte und Agrochemikalien. In der öffentlichen Diskussion werden PFAS vor allem mit einer Vielzahl von Alltagsprodukten in Verbindung gebracht, die von Freizeitkleidung und Outdoor-Textilien über Pfannen- und Verpackungsbeschichtungen bis hin zu Farben, Lacken, Feuerlöschmitteln und Kosmetika reichen. Gleichermaßen vielfältig ist der Einsatz von PFAS aber auch in verschiedensten Hightech-Prozessen und Produkten der Medizintechnik, der Energietechnik, der Photonik und Halbleitertechnik, u.v.a.m.

Dem vielfältigen technischen Nutzen von PFAS stehen gewichtige Auswirkungen auf Natur, Umwelt und die menschliche Gesundheit gegenüber. Die Freisetzung der Chemikalien bei der Herstellung oder nach Gebrauchsende birgt vielerlei Gefahren. Für eine Reihe von PFAS-Substanzen wurden human- und ökotoxikologische Wirkungen eindeutig belegt.

Die Anreicherung und Persistenz von verschiedenen PFAS-Verbindungen im Trinkwasser, in Böden, in der Nahrung und in Organismen sind zweifelsfrei nachgewiesen worden. Die hohe Stabilität der Verbindungen erweist sich hier als nachteilig, da sie schwer abbaubar sind. Der Begriff der »Ewigkeits-Chemikalien« hat sich in der Öffentlichkeit verstetigt. 

Am Fraunhofer ITEM untersuchen wir wie sich PFAS auf die Gesundheit von Menschen auswirken. Ein zentrales Ziel ist es dabei, die »PFAS-Familie« aufgrund ihrer Strukturen und ihrer physikochemischen Eigenschaften in Unterklassen einzuteilen und davon ausgehend Grenzwerte zu identifizieren, bis zu denen die Aufnahme sicher ist, also keine gesundheitliche Gefährdung vorliegt.

Toxikologische Daten, die für PFAS derzeit zur Verfügung stehen, wurden in der Vergangenheit zum größten Teil über Tierversuche erhoben. Wir verwenden in unseren Projekten aktuell einen NAM-basierten Ansatz (New Approach Methods), also neue Methoden in der Toxikologie, die auf dem 3R-Konzept basieren und auch Modelling-Ansätze beinhalten. Für PFAS entwickeln wir ein angepasstes PBK-Modell (Physiologically Based Kinetic Model), um die Absorption, Verteilung, Stoffwechsel und Ausscheidung dieser Substanzen im menschlichen oder tierischen Körper zu simulieren und auf diesem Wege Gesundheitsrisiken möglichst konkret vorherzusagen.