Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas, conocidas comúnmente como PFAS, representan una clase de moléculas orgánicas artificiales altamente fluoradas, caracterizadas por enlaces carbono-flúor excepcionalmente fuertes. Estos enlaces crean materiales con propiedades notables: resistencia a la degradación química y física, repelencia al agua y al aceite, capacidad de emulsificación y estabilidad a altas temperaturas.
Estas características han hecho que las PFAS sean valiosas en numerosas industrias, incluyendo productos de uso doméstico común (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 sobre la persistencia ambiental 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 demandan cada vez más alternativas.
Para comprender mejor la prevalencia de las PFAS en las publicaciones científicas, realizamos búsquedas sistemáticas basadas en estructuras químicas dentro de la CAS Content CollectionTM, el mayor repositorio de información científica curado por expertos. Nuestro análisis reveló diferencias sorprendentes en la identificación de PFAS según las distintas definiciones reglamentarias (véase la Figura 1):
- Siguiendo las directrices de la definición de 2021 de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) (que incluye 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 de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (U.S. EPA), más estricta (que requiere al menos dos grupos -CF₂ o -CF₃), el número de sustancias clasificadas como PFAS disminuyó significativamente hasta aproximadamente 1,8 millones de compuestos.
Estas cifras son significativamente superiores a los 10.000-15.000 compuestos PFAS que se estimaba que existían, 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. Centrándonos 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 ambiental de estas sustancias. 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 sus iniciativas de investigación para abordar los desafíos relacionados con las PFAS.
Esto subraya la necesidad de intensificar los esfuerzos globales para desarrollar métodos eficaces que mitiguen la contaminación por PFAS, garantizando así la seguridad ambiental y protegiendo la salud pública. Nuestro análisis abarca el cambiante panorama normativo y la prevalencia de las 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 literatura 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 durante los últimos 70 años (véase la Figura 3). A pesar de las estrictas normativas mundiales, la relación de 2:3 entre patentes y revistas 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 Estados Unidos sigue ocupando una posición destacada, los países asiáticos, particularmente China y Japón, son también centros clave para la investigación y aplicación de PFAS (véase la Figura 4). Esta tendencia podría ser consecuencia de la ausencia de normativas estrictas sobre PFAS en dichas regiones. Además, los países europeos muestran un bajo número de publicaciones de patentes, lo que sugiere una tendencia a la baja o una reducción del uso de PFAS en sectores industriales, probablemente relacionada con una posible prohibición selectiva de estas sustancias en la UE.
El uso comercial de los PFAS en diversos países se evaluó analizando el número de patentes publicadas por distintos sectores industriales en dichas regiones (véase la Figura 5). Cabe destacar que Japón se sitúa a la vanguardia en el uso de PFAS para aplicaciones comerciales, seguido de Estados Unidos y China. El análisis temporal de la Figura 5 sobre las publicaciones de patentes en estos países revela que China es el único país que experimenta un aumento significativo en patentes comerciales relacionadas con los PFAS, mientras que el uso comercial se ha ralentizado en todos los demás países, a excepción de Corea del Sur.
Como veremos, estos patrones reflejan el uso generalizado de los PFAS en diversos sectores y aplicaciones, así como la diversidad de enfoques normativos en las distintas regiones geográficas.
El cambiante panorama normativo de los PFAS
La regulación de los PFAS plantea desafíos complejos que van más allá de una simple eliminación, ya que requiere un delicado equilibrio entre la reducción de los riesgos medioambientales y sanitarios y el mantenimiento de funciones esenciales. El panorama normativo se complica por la diversidad de compuestos PFAS, la incertidumbre científica sobre su toxicidad, persistencia y bioacumulación, y el papel fundamental que desempeñan estas sustancias químicas en sectores como la sanidad, la defensa y la seguridad contra incendios.
Además, existen barreras prácticas en el proceso de eliminación o sustitución de los PFAS, como las limitaciones en la detección, los costes de remediación y la falta de alternativas adecuadas para algunas aplicaciones críticas. Esto exige enfoques normativos matizados que prioricen la eliminación gradual de los usos no esenciales, al tiempo que se gestionan transiciones cuidadosas para aquellas aplicaciones en las que una eliminación inmediata provocaría perturbaciones inaceptables o problemas de seguridad.
Diferentes áreas geográficas han tomado medidas para regular los PFAS en los últimos 15 años, con una actividad creciente en el último lustro a medida que aumenta la preocupación pública por los efectos de estas sustancias en el medio ambiente y la salud humana (véase la Figura 6).
Normativa en Estados Unidos
La EPA de EE. UU. ha implementado medidas para restringir o prohibir selectivamente los PFAS a lo largo del tiempo. En 2023, la agencia introdujo un nuevo marco para establecer un proceso de revisión más riguroso: los PFAS con un riesgo de exposición y liberación medioambiental insignificante pueden comercializarse tras obtener datos básicos sobre sus propiedades físico-químicas y garantizar que puedan eliminarse adecuadamente. Los PFAS con un potencial de liberación bajo, aunque no insignificante, requieren pruebas adicionales, como datos toxicocinéticos, antes de su aprobación para la fabricación.
Para los PFAS con probabilidades de causar liberaciones o exposiciones medioambientales significativas (como los protectores antimanchas en aerosol), la EPA suele prohibir su comercialización hasta que se completen pruebas exhaustivas sobre sus propiedades físicas/químicas, toxicidad y destino medioambiental, a menos que exista una necesidad militar crítica.
La Hoja de ruta estratégica sobre PFAS de 2024 de la EPA designó a los dos PFAS más utilizados y nocivos, el PFOA y el PFOS, así como sus sales e isómeros estructurales, como sustancias peligrosas en virtud de la Ley Integral de Respuesta, Compensación y Responsabilidad Medioambiental (CERCLA, conocida comúnmente como Superfund). Esta designación ha dado lugar a diversos 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 un mayor número de emplazamientos contaminados, tomar medidas preventivas y acelerar las labores de limpieza.
También existen numerosas normativas 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 que contienen PFAS añadidos intencionadamente. California, Maine, Washington y otros estados han implementado prohibiciones integrales de los PFAS en diversas categorías de productos de consumo.
Es posible que las empresas tengan dificultades para adaptarse a la disparidad de normativas estatales, pero estas medidas 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 por estos "químicos eternos" persistentes, más estados están abordando el problema de forma proactiva en lugar de esperar a la intervención federal.
Normativa de la UE sobre PFAS
La Unión Europea (UE) cuenta, por lo general, con restricciones más estrictas sobre los PFAS que Estados Unidos en virtud del Convenio de Estocolmo. Los Estados miembros también han promulgado prohibiciones parciales, como es el caso de Dinamarca, donde la importación y venta de ropa, calzado y sus agentes impermeabilizantes que contengan PFAS estará prohibida 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 forma similar, se verterán 4,4 millones de toneladas métricas de PFAS al medio ambiente en las próximas tres décadas. Este escenario plantea riesgos sustanciales para el medio ambiente y la salud 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 todos los PFAS que se ajusten a la definición de la OCDE (con ciertas excepciones) en Europa.
Las agencias de la UE han recibido miles de comentarios sobre la legislación propuesta, incluidas preocupaciones sobre la posible pérdida de puestos de trabajo y las interrupciones en la cadena de suministro. En el momento de redactar este informe, continúan las deliberaciones sobre una posible prohibición y sus implicaciones económicas.
Regulaciones en Asia-Pacífico
El Convenio de Estocolmo influye en gran parte de la normativa 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. No obstante, el panorama normativo en estos países sigue evolucionando, y varios de ellos están adoptando medidas progresivas que reflejan los enfoques seguidos en EE. UU. y la UE.
Patrones de uso de PFAS por aplicación
Visión general
En nuestro análisis de la CAS Content Collection, clasificamos las publicaciones en diversas aplicaciones basándonos en las secciones temáticas de CAS. Centramos nuestra atención en 25 aplicaciones principales debido a su elevada proporción de patentes frente a artículos científicos (véase la Figura 7).
A partir de ahí, llevamos a cabo un análisis exhaustivo de las relaciones entre sustancias químicas y conceptos científicos en 10 aplicaciones seleccionadas, elegidas por sus perfiles distintivos de contenido en flúor y sus mayores proporciones de patentes frente a publicaciones científicas.
Plásticos
Los PFAS se incorporan a 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 actúan como agentes desmoldeantes 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 su migración a los productos alimenticios, lo que genera preocupación por la exposición humana. Ya existen numerosas alternativas para los envases alimentarios, como las resinas y aceites de polietileno y silicona.
Para descubrir las funciones de las moléculas PFAS utilizadas con frecuencia en los plásticos, analizamos la coocurrencia de conceptos científicos clave y sustancias PFAS. Como muestra la Figura 8, algunas moléculas PFAS, como la 1107-00-2 (anhídrido 4,4'-(hexafluoroisopropilideno)diftálico) y la 341-58-2 (2,2'-bis(trifluorometil)-4,4'-diaminobifenilo), aparecen de forma destacada en publicaciones 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 recubrimiento y membranas.
Otras aplicaciones
En nuestro análisis de la literatura relacionada con los 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; recubrimientos y tintas; caucho 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, así como textiles y tejidos. Los 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 literatura. Encontramos cerca de 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 PFAS en aplicaciones farmacéuticas suelen presentar estructuras químicas diferentes a las de otras moléculas PFAS de cadena larga, aunque técnicamente cumplen la definición de PFAS de la OCDE. Los productos farmacéuticos también se clasifican como un "uso esencial" de las moléculas PFAS debido a su papel crítico en los medicamentos y a la falta actual de alternativas sin flúor.
Para obtener un análisis detallado de estas aplicaciones, descargue el informe completo.
Desafíos en la eliminación gradual de los PFAS
Nuestro informe completo ofrece un análisis sin precedentes sobre los PFAS, proporcionando 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 los PFAS es sustancialmente mayor y estructuralmente más diverso de lo que se entiende habitualmente en el discurso normativo y científico, con importantes implicaciones para el desarrollo de políticas y la planificación de la transición.
Las relaciones estructura-función descubiertas en nuestro análisis demuestran por qué los PFAS se han integrado tan profundamente en todos los sectores: sus propiedades únicas se diseñan deliberadamente mediante patrones específicos de flúor adaptados a los requisitos de cada aplicación. Esto explica su valor técnico y la dificultad de encontrar alternativas adecuadas.
Nuestro análisis normativo global revela un panorama fragmentado que evoluciona a diferentes ritmos y con distintos 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 a nivel regional a medida que las empresas se adapten a los diversos requisitos. El contraste entre el enfoque integral de la UE, por ejemplo, y la estrategia federal más selectiva de EE. UU. pone de relieve la tensión fundamental entre los principios de precaución y la regulación basada en el riesgo al abordar las sustancias químicas de preocupación emergente.
El futuro panorama de los PFAS estará determinado por la interacción entre la innovación técnica, la evolución normativa y la transformación del mercado. Las organizaciones que desarrollen estrategias integrales y específicas para cada aplicación, basadas en una comprensión estructural de su cartera de PFAS, estarán mejor posicionadas para afrontar esta compleja transición. Aquellas que participen de forma proactiva en los debates normativos con evaluaciones de viabilidad técnica basadas en pruebas ayudarán a configurar enfoques políticos más eficaces que protejan la salud pública y medioambiental, al tiempo que preservan las tecnologías críticas.
