Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, conocidas comúnmente como PFAS, representan una clase de moléculas orgánicas altamente fluoradas, creadas por el hombre, que se caracterizan por unos enlaces carbono-flúor excepcionalmente fuertes. Estos enlaces crean materiales con propiedades extraordinarias: resistencia a la degradación química y física, repelencia al agua y al aceite, capacidades de emulsificación y estabilidad a altas temperaturas.
Estas características han hecho que las PFAS sean valiosas en numerosas industrias, incluidos los productos domésticos comunes (utensilios de cocina antiadherentes, artículos de cuidado personal, etc.), productos farmacéuticos, plásticos, electrónica, extinción de incendios, cosméticos, automoción, aeroespacial y almacenamiento de energía.
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Sin embargo, esas mismas propiedades —y la fuerza de los enlaces carbono-flúor— han suscitado preocupación por la persistencia medioambiental de las PFAS y sus posibles efectos en la salud humana. Como resultado, los organismos reguladores de todo el mundo están respondiendo con normas y restricciones en constante evolución, y los consumidores exigen cada vez más alternativas.
Para establecer una comprensión más profunda de la prevalencia de las PFAS en las publicaciones científicas, realizamos búsquedas sistemáticas basadas en la estructura química dentro de la CAS Content CollectionTM, el mayor repositorio de información científica catalogado por expertos humanos. Nuestro análisis reveló diferencias sorprendentes en la identificación de PFAS basadas en las distintas definiciones regulatorias (véase la Figura 1):
- Siguiendo las directrices de la definición de 2021 de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) (que incluyen compuestos que contienen incluso un solo grupo -CF₃ o -CF₂), se identificaron aproximadamente 24 millones de moléculas de PFAS distintas dentro de la CAS Content Collection.
- Por el contrario, al aplicar la definición más estricta de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (U.S. EPA) (que requieren al menos dos grupos -CF₂ o -CF₃), el número de sustancias clasificadas como PFAS disminuyó significativamente a aproximadamente 1,8 millones de compuestos.
Estas cifras son significativamente más altas que los 10.000-15.000 compuestos PFAS que se estima que existen, lo que significa que muchos más productos podrían verse afectados por las normativas o necesitar cambios en su formulación para lograr propiedades similares en sus aplicaciones. Al centrarnos en sustancias con relevancia científica o comercial establecida, analizamos más de 350.000 compuestos únicos que aparecen en más de un millón de documentos científicos.
A pesar de un claro aumento en las publicaciones sobre mitigación o remediación de PFAS a lo largo del tiempo (véase la Figura 2), el volumen actual de investigación sigue siendo insuficiente dado el uso generalizado y el impacto medioambiental de los PFAS. Es importante señalar que EE. UU. destaca como el país más influyente y proactivo en cuanto a la investigación sobre la mitigación de PFAS, impulsando avances significativos en este campo. La UE y China también emergen como actores clave, intensificando las iniciativas de investigación para abordar los desafíos relacionados con los PFAS.
Esto subraya la necesidad de intensificar los esfuerzos globales para desarrollar métodos eficaces para mitigar la contaminación por PFAS, garantizando así la seguridad medioambiental y protegiendo la salud pública. Nuestro análisis cubre el panorama regulatorio en evolución y la prevalencia de PFAS en 25 aplicaciones principales. Hemos identificado tendencias de publicación, así como posibles alternativas en diversas aplicaciones, basándonos en documentos de la CAS Content Collection.
Cambios geográficos y patrones comerciales en la bibliografía sobre PFAS
En nuestro análisis, examinamos 1 millón de documentos de la CAS Content Collection que hacían referencia a más de 350.000 compuestos PFAS únicos. El análisis temporal revela una tendencia ascendente significativa en el número de publicaciones en revistas y patentes en los últimos 70 años (véase la Figura 3). A pesar de las estrictas normativas globales, la proporción de patentes frente a revistas de 2:3 indica que los compuestos PFAS siguen utilizándose ampliamente en diversas aplicaciones industriales.
Nuestro análisis de la distribución global de estas publicaciones revela que, si bien EE. UU. sigue siendo prominente, los países asiáticos, particularmente China y Japón, también son centros clave para la investigación y aplicación de PFAS (véase la Figura 4). Esta tendencia podría ser resultado de la ausencia de regulaciones estrictas sobre PFAS en estas regiones. Además, los países europeos muestran un bajo número de publicaciones de patentes, lo que sugiere una tendencia decreciente o un uso reducido de PFAS en industrias probablemente relacionadas con una posible prohibición selectiva de PFAS en la UE.
El uso comercial de PFAS en varios países se evaluó analizando el número de patentes publicadas por diversas industrias en estas regiones (véase la Figura 5). Cabe destacar que Japón está a la vanguardia en el uso de PFAS para aplicaciones comerciales, seguido por EE. UU. y China. El análisis temporal en la Figura 5 de las publicaciones de patentes por parte de estos países revela que China es el único país que experimenta un aumento significativo en patentes comerciales relacionadas con PFAS, mientras que el uso comercial se ha ralentizado en todos los demás países, excepto en Corea del Sur.
Como veremos, estos patrones reflejan el uso generalizado de PFAS en varias industrias y aplicaciones, así como la diversidad de enfoques regulatorios en todas las regiones geográficas.
El cambiante panorama regulatorio de los PFAS
La regulación de los PFAS presenta desafíos complejos que van más allá de la simple eliminación, requiriendo un delicado equilibrio entre la reducción de los riesgos ambientales y de salud y el mantenimiento de funciones esenciales. El panorama regulatorio se complica por la diversidad de compuestos PFAS; la incertidumbre científica respecto a su toxicidad, persistencia y bioacumulación; y el papel crítico de estos productos químicos en sectores como la atención sanitaria, la defensa y la seguridad contra incendios.
Además, existen barreras prácticas en el proceso de eliminación o sustitución de los PFAS, incluyendo limitaciones en la detección, costes de remediación y la falta de alternativas adecuadas para algunas aplicaciones críticas. Esto requiere enfoques regulatorios matizados que prioricen la eliminación gradual de usos no esenciales, mientras se gestionan transiciones cuidadosas para aplicaciones donde la eliminación inmediata crearía interrupciones inaceptables o problemas de seguridad.
Diversas áreas geográficas han tomado medidas para regular las PFAS durante los últimos 15 años, con una actividad creciente en los últimos cinco años a medida que aumentan las preocupaciones públicas sobre los efectos de las PFAS en el medioambiente y la salud humana (ver Figura 6).
Regulaciones de EE. UU.
La EPA de EE. UU. ha implementado medidas para restringir o prohibir selectivamente las PFAS a lo largo del tiempo. En 2023, la agencia introdujo un nuevo marco para establecer un proceso de revisión más riguroso: las PFAS con un riesgo insignificante de exposición y liberación al medioambiente pueden comercializarse tras recibir datos básicos de propiedades físico-químicas y garantizar que las PFAS puedan eliminarse adecuadamente. Las PFAS con un potencial de liberación bajo, pero no insignificante, requieren pruebas adicionales, como datos toxicocinéticos, antes de la aprobación de fabricación.
Para las PFAS con probabilidad de causar liberaciones o exposiciones ambientales significativas (como los protectores contra manchas aplicados por pulverización), la EPA generalmente prohíbe la comercialización hasta que se completen pruebas exhaustivas sobre las propiedades físicas/químicas, la toxicidad y el destino ambiental, a menos que exista una necesidad militar crítica.
La Hoja de ruta estratégica sobre PFAS de 2024 de la EPA designó a las dos PFAS más utilizadas y dañinas, el PFOA y el PFOS, así como a sus sales e isómeros estructurales, como sustancias peligrosas bajo la Ley Integral de Respuesta, Compensación y Responsabilidad Ambiental (CERCLA, conocida comúnmente como Superfund). Esta designación ha dado lugar a varios requisitos de notificación y obligaciones de divulgación para la industria, los propietarios de inmuebles y las agencias federales, lo que permite a la EPA abordar más sitios contaminados, tomar medidas tempranas y agilizar las limpiezas definitivas.
También existen muchas regulaciones a nivel estatal que a menudo exigen notificaciones de productos, certificaciones de cumplimiento para fabricantes y distribuidores, y prohibiciones directas de ciertas categorías de productos con PFAS añadidas intencionalmente. California, Maine, Washington y otros estados han implementado prohibiciones integrales sobre las PFAS en diversas categorías de productos de consumo.
Las empresas pueden tener dificultades con las diversas regulaciones estatales, pero estas acciones están alejando al mercado de los productos químicos PFAS a pesar de la falta de leyes federales estrictas. A medida que aumenta la preocupación pública sobre estos "productos químicos eternos" persistentes, más estados están abordando el problema de forma proactiva en lugar de esperar a la intervención federal.
Regulaciones de la UE sobre PFAS
La Unión Europea (UE) generalmente tiene restricciones más estrictas sobre las PFAS que los EE. UU. bajo el Convenio de Estocolmo. Los estados miembros también han promulgado prohibiciones parciales, como Dinamarca, donde la importación y venta de ropa, calzado y sus agentes impermeabilizantes que contienen PFAS estarán prohibidas en la mayoría de los casos a partir de julio de 2026.
La Agencia Europea de Sustancias y Mezclas Químicas (ECHA) estima que, si las prácticas actuales continúan de manera similar, se descargarán 4,4 millones de toneladas métricas de PFAS en el medioambiente durante las próximas tres décadas. Este escenario plantea riesgos sustanciales para la salud ambiental y pública debido a la naturaleza persistente de las emisiones de PFAS. Como resultado, en 2023, la ECHA colaboró con las autoridades europeas de Dinamarca, Alemania, los Países Bajos, Noruega y Suecia para presentar una propuesta que prohibiría efectivamente todas las PFAS que se ajusten a la definición de la OCDE (con ciertas exenciones) en Europa.
Las agencias de la UE han recibido miles de comentarios sobre la legislación propuesta, incluidas preocupaciones sobre posibles pérdidas de empleo e interrupciones en la cadena de suministro. Al momento de escribir este artículo, las deliberaciones continúan sobre una posible prohibición y sus implicaciones económicas.
Regulaciones en Asia-Pacífico
El Convenio de Estocolmo influye en gran parte de las regulaciones sobre PFAS en la región de Asia-Pacífico. Países como China, Japón, Corea del Sur, Australia y Nueva Zelanda han prohibido o restringido las sustancias PFAS. Sin embargo, el panorama regulatorio en estos países sigue evolucionando, y varios de ellos están adoptando medidas progresivas que reflejan los enfoques adoptados en los EE. UU. y la UE.
Patrones de uso de PFAS por aplicación
Descripción general
En nuestro análisis de la CAS Content Collection, clasificamos las publicaciones en diversas aplicaciones según las secciones temáticas de CAS. Centramos nuestra atención en 25 aplicaciones principales basadas en su alta proporción de patentes frente a revistas (véase la Figura 7).
A partir de ahí, realizamos un análisis en profundidad de las relaciones entre sustancias químicas y conceptos científicos en 10 aplicaciones seleccionadas, elegidas en función de sus perfiles distintivos de contenido de flúor y sus mayores proporciones de publicaciones en patentes/revistas.
Plásticos
Los PFAS se incorporan en diversas formulaciones plásticas para conferir propiedades de rendimiento críticas, como una mayor resistencia química, estabilidad térmica y reducción de la fricción. Como se observa en la Figura 8, las moléculas pequeñas y los polímeros son las clases de sustancias PFAS predominantes.
En los plásticos convencionales, los PFAS funcionan como agentes de desmoldeo y aditivos antibloqueo que evitan la adhesión entre superficies plásticas durante la fabricación. Los PFAS se han utilizado ampliamente en envases de plástico para alimentos, donde se ha detectado que migran hacia los productos alimenticios, lo que genera preocupación sobre la exposición humana. Ya existen numerosas alternativas para el envasado de alimentos, como el polietileno y las resinas y aceites de silicona.
Para descubrir las funciones de las moléculas de PFAS utilizadas con frecuencia en los plásticos, analizamos la coocurrencia de conceptos científicos clave y sustancias PFAS. Como muestra la Figura 8, algunas moléculas de PFAS, como la 1107-00-2 (anhídrido 4,4-(hexafluoroisopropiliden)diftálico) y la 341-58-2 (2,2’-bis(trifluorometil)-4,4’-diaminobifenilo), aparecen de forma destacada en publicaciones que tratan sobre películas plásticas y dispositivos de imagen óptica. Otras, como la 9011-17-0 (copolímero de hexafluoropropileno-fluoruro de vinilideno) y la 25067-11-2 (copolímero de hexafluoropropileno-tetrafluoroetileno), aparecen en múltiples conceptos de aplicación, como la incorporación de negro de humo, películas plásticas, materiales de revestimiento y membranas.
Otras aplicaciones
En nuestro análisis de la bibliografía relacionada con las PFAS en la CAS Content Collection, examinamos numerosas aplicaciones industriales, incluidos biorreguladores agroquímicos; almacenamiento y conversión de energía; fotografía y radiación; electrónica, específicamente el uso de PFAS en la fabricación de semiconductores y tecnologías de baterías; revestimientos y tintas; caucho natural y elastómeros sintéticos; y sustancias de refrigeración y separación. Las moléculas pequeñas son una de las principales clases de sustancias en estas aplicaciones, junto con los polímeros y las sales. También analizamos las sustancias PFAS en las categorías de consumo de aceites esenciales y cosméticos, y textiles y tejidos. Las PFAS se utilizan ampliamente en estas aplicaciones, pero estas categorías también cuentan con los materiales de sustitución más viables.
Es importante señalar que los productos farmacéuticos son numéricamente la aplicación más frecuente en la bibliografía. Encontramos casi 560.000 documentos que incluyen una referencia a PFAS relacionada con diversos fármacos, transportadores de fármacos, sistemas de administración de fármacos y el estudio de sus funciones. Sin embargo, las moléculas de PFAS en las aplicaciones farmacéuticas generalmente presentan estructuras químicas diferentes a las de otras moléculas de PFAS de cadena larga, aunque técnicamente cumplen con la definición de PFAS de la OCDE. Los productos farmacéuticos también se están clasificando como un "uso esencial" de las moléculas de PFAS debido a su papel fundamental en los medicamentos y a la falta actual de alternativas no fluoradas.
Para obtener un análisis detallado de estas aplicaciones, descargue el informe completo.
Desafíos en la eliminación gradual de las PFAS
Nuestro informe completo proporciona un análisis sin precedentes de las PFAS, ofreciendo una perspectiva basada en datos que transforma nuestra comprensión de esta clase química crítica. Nuestro examen exhaustivo de la CAS Content Collection revela que el universo de las PFAS es sustancialmente más grande y estructuralmente más diverso de lo que se entiende comúnmente en el discurso regulatorio y científico, con implicaciones significativas para el desarrollo de políticas y la planificación de la transición.
Las relaciones estructura-función descubiertas en nuestro análisis demuestran por qué las PFAS se han integrado tan profundamente en todas las industrias: sus propiedades únicas se diseñan deliberadamente mediante patrones de flúor específicos adaptados a los requisitos de la aplicación. Esto explica su valor técnico y el desafío de encontrar alternativas adecuadas.
Nuestro análisis regulatorio global revela un panorama fragmentado que evoluciona a diferentes ritmos y con diferentes enfoques. Esto crea un entorno de cumplimiento complejo para las operaciones multinacionales y sugiere que es probable que se produzcan cambios en la fabricación y la innovación regionales a medida que las empresas se adapten a los diferentes requisitos. El contraste entre el enfoque integral de la UE, por ejemplo, y la estrategia federal más selectiva de EE. UU. destaca la tensión fundamental entre los principios de precaución y la regulación basada en el riesgo al abordar los productos químicos de preocupación emergente.
El futuro panorama de las PFAS estará determinado por la interacción entre la innovación técnica, la evolución regulatoria y la transformación del mercado. Las organizaciones que desarrollen estrategias integrales y específicas para cada aplicación basadas en la comprensión estructural de su cartera de PFAS estarán mejor posicionadas para navegar esta compleja transición. Aquellas que participen de manera proactiva en los debates regulatorios con evaluaciones basadas en evidencia sobre la viabilidad técnica ayudarán a dar forma a enfoques políticos más eficaces que protejan la salud ambiental y pública mientras preservan las tecnologías críticas.
