Wetenschap
Milieuvriendelijkere vlamvertragers voor e-mobiliteit en elektronica
Organofosforvlamvertragers zijn een mogelijk alternatief voor gebromeerde vlamvertragers. Vergelijkende levenscyclusstudies over dit type vlamvertragers ontbreken echter nog steeds.
Het Fraunhofer Instituut voor Milieu-, Energie- en Veiligheidstechnologie UMSICHT heeft nu voor het eerst in een vergelijkend leven de milieueffecten van organofosforvlamvertragers onderzocht in vergelijking met gebromeerde vlamvertragers in plastic componenten zoals oplaadstekkers voor elektrische auto's of USB-C-connectoren cyclus assessment in opdracht van Clariant. Hun onderzoek is gepubliceerd in ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
Gebromeerde vlamvertragers worden momenteel het meest gebruikt omdat ze eenvoudigweg zeer effectief zijn:efficiënt te vervaardigen, stabiel bij hoge temperaturen en kosteneffectief kunnen worden geproduceerd. Ze zijn te vinden in verschillende producten, zoals auto's, elektronica, textiel en meubels. Het mondiale verbruik van vlamvertragers wordt geschat op 2,4 miljoen ton1. Meer dan de helft hiervan wordt gebruikt in elektrische en elektronische toepassingen zoals e-mobiliteit.
Gebromeerde (dat wil zeggen gehalogeneerde) vlamvertragers zijn echter problematisch:ze kunnen worden gedetecteerd in de bodem, water, rioolslib of zelfs in wilde dieren. Bovendien komen er bij verbranding giftige stoffen vrij. Er is daarom dringend behoefte aan minder schadelijke vlamvertragers.
Groene chemie
Eerdere studies hebben aangetoond dat veel fosforverbindingen in vlamvertragende toepassingen veiliger en minder giftig zijn dan gebromeerde vlamvertragers. Tot nu toe ontbraken echter holistische en kwantificerende levenscyclusstudies van deze vlamvertragers, van de wieg tot het graf.
In opdracht van Clariant heeft Fraunhofer UMSICHT nu voor het eerst de milieu-impact van vlamvertragende kunststoffen voor laadstekkers en elektronische apparaten vergeleken in een levenscyclusanalyse. Tegelijkertijd maakt deze analyse deel uit van een case study voor de Europese Commissie in overeenstemming met de richtlijn ‘Safe and Sustainable by Design’, die voorziet in levenscyclusbeoordelingen – en niet alleen in toxiciteit – als evaluatiecriterium bij de ontwikkeling van chemicaliën.
Het bedrijf Clariant brengt de onderzochte vlamvertragende formulering op de markt onder de handelsnaam Exolit OP 1400. Exolit OP 1400 bevat het vlamvertragende diethylfosfinezuur (DEPAL), dat voor de productie onder meer gele fosfor, natronloog en calciumhydroxide nodig heeft.
Lagere impact op het milieu – hoog potentieel
De onderzoekers kwamen tot de conclusie dat de totale milieu-impact van Exolit OP 1400 lager is en daarom een levensvatbaar alternatief vormt voor conventionele broomhoudende vlamvertragers in technische kunststoffen.
"Het gebruik van organofosforvlamvertragers zoals aluminiumdiethylfosfinaat (DEPAL) vermindert de negatieve effecten op de menselijke gezondheid en het milieu aanzienlijk", legt Dr. Daniel Maga uit, auteur van de levenscyclusanalyse bij Fraunhofer UMSICHT. Het belangrijkste milieuvoordeel is het behoud van hulpbronnen, omdat er geen antimoontrioxide nodig is, zoals het geval is bij gebromeerde formuleringen.
Antimoon is sinds 2010 een van de 14 grondstoffen die door de EU als kritisch zijn geclassificeerd. De CO2 De voetafdruk van het fosforalternatief is slechts iets kleiner dan die van broomhoudende vlamvertragers, wat voornamelijk te wijten is aan de energie-intensieve winning van fosfor uit fosfaatgesteente.
Dit kan echter worden verminderd door een groter aandeel duurzame energie te gebruiken bij de fosforproductie. Bovendien is het weggooien van Exolit OP 1400 minder schadelijk voor het milieu en zal het in de toekomst een betere recycling mogelijk maken.