Dove trovare le PFAS nell'elettronica

Le sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) sono un gruppo di quasi 15.000 sostanze chimiche sintetiche, "sostanze chimiche eterne" che si degradano molto lentamente, rimanendo nell'ambiente per un tempo indefinito e, col tempo, potenzialmente disperdendosi nel suolo, nell'acqua e nell'aria.

Oltre al loro impatto ambientale, i regolatori sanitari sono preoccupati per come l'esposizione a queste sostanze chimiche possa impattare sulla salute umana, inclusa l'aumento del rischio di alcuni tipi di cancro. 

Le persone possono essere esposte a queste sostanze chimiche respirando aria inquinata da PFAS, consumando cibo o acqua contaminati da PFAS, o utilizzando prodotti contenenti PFAS. A causa della loro persistenza e ubiquità, essendo stati utilizzati in prodotti di consumo in tutto il mondo dagli anni '50, persone e animali sono costantemente esposti.

L'esposizione umana ai PFAS è diffusa, e i livelli ematici di alcuni PFAS possono accumularsi nel tempo. Un rapporto dei Centers for Disease Control and Prevention, utilizzando dati dal National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES), ha trovato PFAS nel sangue del 97% degli americani.

Di conseguenza, l'amministrazione Biden-Harris ha lanciato un piano per combattere l'inquinamento da PFAS. Come parte dell'approccio, l'EPA ha introdotto una nuova Roadmap sui PFAS.

I produttori di PCBA si trovano ad affrontare crescenti pressioni normative, inclusi i nuovi requisiti di segnalazione e tenuta dei registri dell'Atto sul Controllo delle Sostanze Tossiche (TSCA). Quindi, potresti voler sapere dove puoi trovarli.

Dove puoi trovare i PFAS

A causa delle loro proprietà uniche, come l'alta stabilità termica e chimica e la repellenza verso acqua, olio e grasso, i PFAS sono comunemente utilizzati in molte industrie, tra cui cosmetici, automobilistica, aerospaziale, costruzioni, tessili e pelle.

I PFAS possono essere trovati in centinaia di prodotti a livello globale, inclusi prodotti domestici come macchine da caffè, tastiere, stampanti, aspirapolvere e pentole antiaderenti. I PFAS sono anche probabili componenti in prodotti che vantano proprietà impermeabili o resistenti alle macchie, inclusi abbigliamento, attrezzature da esterno e mobili.

Poiché offrono resistenza contro acqua, olio e suolo, i PFAS sono utilizzati come protettori di superficie e tensioattivi di tappeti, pelli, tessuti, carte e agenti estinguenti per incendi.

I PFAS possono essere presenti come impurità nelle materie prime e nei processi o aggiunti intenzionalmente ai prodotti per svolgere funzioni specifiche. Ma dove si possono trovare i PFAS quando si parla di elettronica?

La guida qui sotto offre ulteriori dettagli sui prodotti e sui processi nella produzione elettronica che utilizzano i PFAS.

Semiconduttori

Essenziali per l'industria a causa delle loro uniche proprietà fisico-chimiche, i PFAS sono diffusi nella produzione di semiconduttori e sono comunemente utilizzati nella produzione, nell'attrezzatura per la fabbricazione di semiconduttori (nei sistemi di distribuzione di acqua ad alta purezza, ad esempio) e in tutta la catena di fornitura.

Sebbene ci siano probabilmente migliaia di casi d'uso, qui offriamo solo alcuni esempi:

• Rivestimenti antiriflesso
• Componenti
• Sviluppatori
• Soluzioni per incisione
• Attrezzature inerti
• Soluzioni di risciacquo
• Pompe per vuoto
• Saldatura in fase di vapore
• Assottigliamento del wafer

La produzione di semiconduttori utilizza anche i PFAS in processi come la fotolitografia e l'incapsulamento.

Per aiutare a educare il pubblico e informare meglio le politiche pubbliche, la Semiconductor Industry Association ha formato il Consorzio PFAS dei Semiconduttori, "un gruppo internazionale di portatori di interesse dell'industria dei semiconduttori formato per raccogliere i dati tecnici necessari a formulare un approccio dell'industria alle sostanze per- e polifluoroalchiliche (PFAS) basato sulla scienza".

Dispositivi Elettronici

I PFAS possono anche essere trovati in molti materiali e componenti utilizzati nei dispositivi elettronici come i materiali laminati per PCB, batterie, display, così come componenti passivi quali condensatori e materiali di imballaggio.

In effetti, quasi tutti i PCB di grado FR4 includono PFAS come parte della costruzione del laminato. Secondo un rapporto dell'Agenzia per la Protezione Ambientale degli Stati Uniti, “Oltre il 90 percento dei PCB FR-4 utilizza resine epossidiche contenenti il ritardante di fiamma reattivo tetrabromobisfenolo A (TBBPA) per soddisfare gli standard di infiammabilità.” 

I dispositivi elettronici che probabilmente contengono PFAS includono:

• Attrezzature acustiche
• Display a pannello piatto
• Celle a combustibile
• Display a cristalli liquidi (LCD)
• Batterie agli ioni di litio 
• Smartphone e tablet
• Pannelli solari
• Cavi e cablaggi

Produzione

Anche se un prodotto finito è privo di PFAS, il processo di produzione in cui è stato realizzato probabilmente non lo era.

Di seguito è riportato un elenco di prodotti utilizzati durante il processo di produzione di vari dispositivi elettronici che contengono PFAS.

• Prodotti per la pulizia 
• Fluidi dielettrici 
• Imballaggi per apparecchiature elettroniche generali 
• Fluidi per il trasferimento di calore 
• Filtri ceramici piezoelettrici 
• Nanorevestimenti a plasma pulsato 
• Solventi, fluidi vettori e deposizione di lubrificanti
• Composti per test

Sebbene sia vero che PFOS e PFOA sono stati limitati sotto la Convenzione di Stoccolma nel 2009 e nel 2019, rispettivamente, e da allora sono stati in gran parte eliminati, in molti casi sono stati sostituiti da PFAS a catena più corta.

Poiché i progetti e le formule dei prodotti finiti non sono divulgati pubblicamente, l'entità completa dell'uso dei PFAS nell'industria elettronica non è ancora pienamente compresa.

Limitare l'uso dei PFAS

I PFAS offrono una vasta gamma di proprietà critiche che li rendono preziosi (e difficili da sostituire) nelle applicazioni elettroniche, come l'inertità chimica, la resistenza dielettrica, la ritardanza di fiamma e l'idrofobicità. Limitarne l'uso richiederà una combinazione di strategie e valutazioni caso per caso.

Sebbene, a seconda dell'applicazione, esistano alcune alternative, come materiali a base di silicone, oli e cere naturali e polimeri bio-basati. Purtroppo, le modalità per eliminare o anche ridurre l'uso dei PFAS rimangono alquanto limitate. 

Ci sono alcuni casi d'uso in cui, sebbene siano disponibili alternative, i prodotti contenenti PFAS rimangono comunque la scelta preferita, inclusi condensatori, cavi e cablaggi. In altri scenari, passare a materiali alternativi richiederà la rielaborazione dei passaggi di lavorazione o l'aggiustamento degli standard di qualità e dei parametri.

Nel complesso, le alternative non PFAS non sono attualmente facilmente disponibili per il settore elettronico. Tuttavia, la disponibilità di alternative salubri e rispettose dell'ambiente migliorerà con il tempo, l'innovazione e l'investimento nelle risorse.