Auf Wiedersehen, Chemikalien: PFAS-freie Alternativen und die weltweiten Bemühungen zu ihrer Regulierung

Was sind PFAS und warum sind sie ein Problem?

PFAS, kurz für Per- und Polyfluoralkylsubstanzen, sind eine Familie synthetischer Chemikalien, die seit den 1950er Jahren verwendet werden. Diese Chemikalien sind häufig in Antihaftpfannen, wasserdichten Jacken, schmutzabweisenden Teppichen, der Fotoindustrie, der Metall-/Halbleiterindustrie, Bioziden, Lebensmittelverpackungen und sogar in Feuerlöschschäumen zu finden. Was PFAS so einzigartig und so verbreitet macht, ist ihre Stärke: Die Kohlenstoff-Fluor-Bindungen in diesen Verbindungen gehören zu den stärksten in der Chemie, was zwar für die Haltbarkeit der Produkte von Vorteil ist, aber schädlich für die Umwelt ist. Daher haben sie den Spitznamen „Forever Chemicals“ ( ewige Chemikalien) erhalten.

PFAS sind in Luft, Boden und Wasser sehr mobil, wodurch sie sich in der Umwelt ausbreiten, von Ackerland bis zu abgelegenen Flüssen, und sich schließlich im Blutkreislauf von Tieren und Menschen anreichern. Sie werden mit schwerwiegenden Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, darunter Krebs, Immunsuppression und Leberschäden. 

Trotz der Risiken wurden PFAS in allen Bereichen eingesetzt, von Elektronik bis hin zu Kosmetika, aber das beginnt sich zu ändern. Mit zunehmendem Bewusstsein beginnen Regierungen und Unternehmen, sich von diesen langlebigen Schadstoffen abzuwenden. Einen detaillierten Überblick über die Entwicklung der PFAS-Produktion und -Regulierung im Laufe der Zeit finden Sie in dieser PFAS-Zeitleiste.

Die zunehmende Regulierung von PFAS

Regierungen auf der ganzen Welt gehen gegen PFAS vor, angefangen bei Konsumgütern.

Reaktion der Industrie:

Angesichts zunehmender Kontrollen und rechtlicher Druckmaßnahmen wenden sich große Chemiekonzerne zunehmend von PFAS ab.

• 3M hat angekündigt, die PFAS-Produktion bis 2025 einzustellen, nachdem es zu Rechtsstreitigkeiten in Milliardenhöhe gekommen war.
• DuPont und andere Chemieunternehmen sehen sich derzeit mit über 10.000 Klagen im Zusammenhang mit PFAS-Exposition konfrontiert.

Diese rechtlichen Schritte gestalten eine Zukunft, in der PFAS-Freiheit zur neuen Normalität wird. Die Zeit läuft für Hersteller, die jetzt PFAS-freie Alternativen entwickeln müssen, um nicht den Anschluss zu verlieren.

IP-Landschaft:

Die Landschaft des geistigen Eigentums (IP) für PFAS-freie Alternativen(wie biologische Wachsemulsionen, Organosiloxanverbindungen, Lösungen auf Polycarbodiimid-Basis, Lösungen auf Polyurethan-Basis)erlebt einen Patentboom, der weitgehend durch den globalen regulatorischen Druck vorangetrieben wird. Die Analyse des Standes der Technik durch MaxVal in diesem Bereich zeigt, dass die Forschung und Entwicklung von Universitäten dominiert wird (~60 % der Top-Anmeldungen).  China hat sich zum globalen Innovationsmotor entwickelt und hält den höchsten Anteil an Patentanmeldungen mit Priorität. Damit übertrifft es große US-amerikanische Patentinhaber wie Mitsubishi, Evoqua Water Technologies und Toray, die neue Lösungen kommerzialisieren, wobei die Chemie-, Düngemittel- und Gummiindustrie die meisten Patentanmeldungen verzeichnen.

1. Unternehmen vs. Universität:

Erkenntnis:Die Analyse zeigt, dass etwa 60 % der wichtigsten PFAS-freien Anmeldungen von Universitäten stammen und ein breites Spektrum von Branchen abdecken, darunter Chemikalien, Düngemittel, Gummi, Elektronik sowie Farben und Lacke. Im Gegensatz dazu wurden etwa 40 % der Patente von Technologiegiganten angemeldet.

(i) Top-Universitäten:

Einblick: Währendwestliche Vorschriften (von der EPA und der ECHA) die dringende weltweite Nachfrage nach PFAS-freien Alternativen vorantreiben, dominieren chinesische Universitäten, angeführt von der Universität Nanjing, die Forschungs- und Entwicklungslandschaft sowie den Bereich des geistigen Eigentums. Durch diese strategische Ausrichtung auf die Patentierung von Materialien der nächsten Generation positioniert sich China als wichtiger Technologielizenzgeber, wodurch westliche Unternehmen möglicherweise gezwungen sind, die „grünen“ Technologien, zu deren Einsatz sie gesetzlich verpflichtet sind, von chinesischen Patentinhabern zu erwerben.

(ii) Top-Unternehmen:

Einblick:Diese Grafik identifiziert Mitsubishi (24), Evoqua Water Technologies (21) und Toray (20) als die wichtigsten Akteure im Bereich der PFAS-freien Verbundpatente, was auf ihre bedeutenden F&E-Investitionen hinweist. Mitsubishi vermarktet PFAS-freie Sauerstoffabsorber und Harze für Verpackungen und Elektronik. Evoqua ist führend auf dem Markt für Wasseraufbereitung und setzt fortschrittliche Filtersysteme zur Behandlung von kontaminiertem Trinkwasser ein. Toray konzentriert sich auf Hightech-Materialien und bringt eine PFAS-freie Formtrennfolie für Halbleiter und neue wasserabweisende Textilien auf den Markt. Diese Bemühungen spiegeln das Bestreben der Unternehmen wider, vom schnell wachsenden, durch Vorschriften getriebenen Markt für sicherere, nachhaltige Alternativen zu profitieren.

2.Familien eingereicht:

Einblick: Patentanalysenzeigen einen anhaltenden Anstieg der Aktivitäten in den letzten zehn Jahren, wobei die Anmeldungen von 86 Familien im Jahr 2015 auf 405 Familien im Jahr 2025 stark zugenommen haben. Die Universität Shanghai war 2025 mit acht Patentfamilien der führende Beitragende, gefolgt von der Universität Nanjing mit sieben. Dieser Patentboom passt perfekt zu den Marktnachrichten über „ewige Chemikalien“ (PFAS). Der weltweite regulatorische Druck (z. B. EU REACH, US EPA) und die Nachfrage der Verbraucher nach ungiftigen Produkten treiben den Markt für PFAS-freie Chemikalien auf eine prognostizierte CAGR von über 6,5 % (für den Zeitraum 2024 bis 2030) und schaffen damit enorme Möglichkeiten für Forschungs- und Entwicklungsausgaben. Unternehmen treiben daher Innovationen in Bereichen wie biobasierten Polymeren, Silikonen und fortschrittlichen Beschichtungen rasch voran, um ihre Marktposition mit neuen, patentierbaren PFAS-freien Lösungen zu sichern.

3.Prioritätsland:

Einblick:Das Kreisdiagramm verdeutlicht Chinas deutliche Führung bei Patentanmeldungen mit 37,0 % und liegt damit deutlich vor den USA (29,3 %) und Japan (7,7 %), was seine Position als globaler Innovationsmotor für neue Technologien unterstreicht. Diese Dominanz wird durch Marktdaten im Bereich PFAS-freier Verbindungen bestätigt, wo China weltweit die höchste Anzahl an Patenten für Ersatzstoffe hält. Angetrieben durch ein robustes akademisch-industrielles Ökosystem und strategische staatliche Schwerpunkte festigt China seine Kontrolle über das geistige Eigentum und die Produktionsbasis für umweltkonforme chemische Technologien und sichert sich damit seinen Marktanteil in wichtigen Sektoren wie Beschichtungen und Elektronik.

4.Branche:

Einblick:Was die Branchen betrifft, so entfallen etwa 45,7 % der Patente auf die Chemie-, Düngemittel- und Gummiindustrie, gefolgt von Maschinenbau (15,1 %) und Navigationsinstrumenten (11,5 %) sowie weiteren Branchen.

Grüne Innovation – Wer führt die PFAS-freie Offensive an?

Da die Regulierungsbehörden den Druck erhöhen, bemühen sich die Unternehmen, sicherere Alternativen zu entwickeln. Hier sind einige Vorreiter:

1. Mikropulver

• POLYGLIDE 1226XF und MPP-123AL sind PTFE-freie Oberflächenmodifikatoren für Beschichtungen, die eine ausgezeichnete Kratz- und Abriebfestigkeit bieten und weltweit für den Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen sind. Ihre erstklassigen technischen Verbund- und Nanokomposit-Additive verbinden natürliche und synthetische Wachse mit Hochleistungsmaterialien wie Aluminiumoxid und Keramik und bieten eine Leistung, die der von herkömmlichen PTFE-basierten Additiven entspricht oder diese sogar übertrifft.

2. Green Theme Technologies (GTT)

• EMPEL™ ist ein wasser- und lösungsmittelfreies Imprägniermittel aus Kohlenwasserstoffmonomeren, das herkömmliche Behandlungen in Regentests und hinsichtlich Atmungsaktivität übertrifft. Green Theme Technologies (GTT) hat ein Patent angemeldet US20250137196A1 , das ein Verfahren zum Aufbringen einer Vorläufer-Beschichtungszusammensetzung auf Textiloberflächen abdeckt. Die Beschichtung ist sowohl fluor- als auch wasserfrei und umfasst: (A) eine chemische Einheit mit einer Si–H-Gruppe, (B) eine Einheit mit einer Alken-Gruppe und (C) einen metallischen Katalysator, der eine Hydrosilylierungsreaktion antreibt und die beiden Einheiten miteinander verbindet, um eine dauerhafte hydrophobe Schicht zu bilden.

3. OrganoClick

• OrganoTex® bietet eine biologisch abbaubare, PFAS-freie Imprägnierung, die von Lotusblättern inspiriert ist und dazu dient, die Wasserabweisung von Bekleidung, Schuhen, Rucksäcken und anderen Artikeln wiederherzustellen und zu erhalten. Sie hilft dabei, die Leistungsfähigkeit von Outdoor-Artikeln wiederherzustellen, die aufgrund häufiger Nutzung oder Wäsche im Laufe der Zeit ihre Wasserabweisung verlieren. Die Erfindung ist durch das Patent CN109831917B vom 6. September 2017 verbessert die fluorcarbonfreie Zusammensetzung die Wasser- und Schmutzabweisung durch Siloxane, Alkylsilan und natürliche Öle wie Lotus- und Sonnenblumenöl. Organoclick bietet auch andere PFAS-freie Lösungen an, wieOC-BioBinder™ undOC-AquaSil™ Tex.

4. HeiQ

• Oilguard ist ein Vliesstoff, der für die Bekämpfung von Ölverschmutzungen entwickelt wurde und durch seine Ölabsorption und Wasserabweisung zum Schutz der Küsten beiträgt. Er ist mit einem fluorfreien, umweltfreundlichen Wasserabweisungsmittel auf Polyurethanbasis behandelt und bietet einen wirksamen und nachhaltigen Schutz für Strände während der Ölbekämpfung. Geschützt durch das Patent WO2017063038A1 vom 13. Oktober 2016 beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von dauerhaft wasserabweisenden Substraten unter Verwendung von Mikrofasern und fluorfreien Mitteln wie Dendrimeren, Polyurethan, Wachsen und Metalloxidpartikeln. HeiQ bietet auch weitere PFC-freie Lösungen an, darunter HeiQ Eco Dry™.

Hinweis: Mehrere andere Innovatoren bieten PFAS-freie wasserabweisende Lösungen an, darunter Archroma (PHOBOTEX®), Biotex (Bioguard), Clariant (Arkophob®), Devan (H2O Repel), Sarex (Careguard FF) und weitere. Darüber hinaus entstehen derzeit eine Reihe patentierter PFAS-Alternativen, wie beispielsweise biologische Wachsemulsionen (CN114411419B), Organosiloxanverbindungen (CN105671970A, US20160298290A1), Lösungen auf Polycarbodiimid-Basis (CN107587346A) und Lösungen auf Polyurethanbasis (CN119932917A, CN118288639A).

Fazit: Eine Zukunft jenseits von Forever Chemicals

Die weltweite Abschaffung von PFAS-„Forever Chemicals“ schreitet aufgrund ihrer Umweltbeständigkeit und Gesundheitsrisiken immer schneller voran, was zu strengen Vorschriften in den USA und Europa führt und große Hersteller dazu zwingt, die Produktion einzustellen. Dieser Wandel treibt die rasante Entwicklung von PFAS-freien Materialien voran, wobei Unternehmen nachhaltige Alternativen für Textilien, Beschichtungen und andere Bereiche entwickeln. In diesem sich wandelnden Umfeld sind fundierte IP-Kenntnisse von entscheidender Bedeutung. MaxVal unterstützt Unternehmen mit fortschrittlichen Patentrecherchen, Analysen und Wettbewerbsinformationen, um Chancen zu identifizieren und PFAS-freie Innovationen zu schützen. Durch den Schutz dieser Innovationen versetzt MaxVal Unternehmen in die Lage, sich sicher im wettbewerbsintensiven IP-Umfeld zu bewegen und ihre technologische Führungsposition zu sichern.